天文学家开发了“预警系统”来实时观察超新星在宇宙中爆炸

2022年10月15日10:42:03 科学 1127

当一个红色超级巨星离爆炸只有几个月的时候,这个系统会提醒天文学家。



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艺术家对Betelgeuse超新星的印象。

科学家们发现了一个线索,表明一颗恒星即将成为超新星。这一新发现可以帮助天文学家在其中一次宇宙爆炸发生之前用 “预警系统”提前发现,使科学家能够实时观察。

“有了这个预警系统,我们可以准备好实时观察它们,将世界上最好的望远镜指向前体恒星,有了这个预警,科学家们可以看着他们在我们眼前被撕开。”研究的主要作者本杰明·戴维斯说。

研究发表在10月13日的《皇家天文学会月刊通知》上,模拟了红色超级巨星在成为超新星前一年的样子的数据。这样的恒星在大小上膨胀,可以在II-P型超新星中自毁,或者在8到40到50个太阳质量之间的恒星中发生剧烈爆炸。模拟显示,在爆炸发生之前,恒星周围会形成一个环状尘埃茧。

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“最近对超新星的研究表明,爆炸的恒星是嵌套在一个厚厚的物质茧中,大概是在它死之前从恒星中喷出的,我们不知道为什么恒星会这样做 -- 这是意料之中的,在它们死去大约一年前拍摄的恒星的图像没有任何不良反应。” 戴维斯,英国利物浦约翰摩尔大学的天体物理学家发表说。

该论文确定,在太阳质量的8到20倍之间的恒星,以及在最后的红色超级巨星阶段,在它们的最后几个月经历了戏剧性的变化。

这些恒星在它们死前的最后几个月里,在可见光下突然变得微弱约100倍。这种变暗可能是由恒星周围物质的突然积累引起的,这掩盖了恒星的光线,尽管科学家不确定这是如何发生的。

戴维斯说: “我们最好的选择是核燃烧的后期触发重力/压力波传播到地面”。科学家们之前曾推断 这发生在最极端的超新星身上。“但是直到我们能看到它的发生,我们才知道。”

到目前为止,天文学家还没有有机会实时观看超新星爆炸。到目前为止最近的观测是SN 2013fs,这是一颗红色超级巨星在飞马座中距地球约1.6亿光年的螺旋星系NGC 7610中爆炸的超新星。它是在2013年10月被观察到的,就在它的光到达地球三个小时后 。

戴维斯说: “当你这么早就看到超新星时,你会看到 '茧' 的外缘被猛烈的爆炸从内部照亮。”“通过不断监测它,[天文学家] 能够确定超新星超越茧的时间,从而确定它离恒星有多远。”

因为密集的物质几乎完全遮蔽了爆炸前的恒星,据该报称,希望实时捕捉超新星的天文学家将需要望远镜来提醒他们注意一颗在光谱可见部分变暗约100倍的恒星。即将到来的维拉鲁宾天文台 (VRO) 将于2023年上线,这将成为可能,其3.2千兆像素相机供电的全天空调查将每三个晚上寻找整个可见天空的微小变化。

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戴维斯说: “VRO将能够在大约1000万光年内看到大约一半的红色超级巨星,使我们能够每隔几天左右对它们进行监视。”“如果我们看到一个人突然开始急剧变暗,这可能表明超新星的倒计时已经开始。”

有了这些信息,天文学家将能够将其他望远镜指向目标,以研究恒星被喷射和变形为其周围茧的大气的物理条件。

距离太阳系最近的红色超级巨星是猎户座的槟榔属,在2020年2月,猎户座被观察到在从其表面大量喷射后,它已经失去了正常亮度的3分之2。然而,这种变暗并不是即将到来的超新星的结果。

戴维斯说: “一颗 '超新星倒数' 的红色超级巨星就像类固醇上的槟榔一样。”。“它会变得更模糊,更快,可能在几周内完全从视觉波长的视野中消失。”

夜空中的其他红色超级巨星有包括距离天蝎座约555光年的安塔雷斯和距离约65光年的金牛座的阿尔德巴兰。

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