楠木軒

發現奇異瞬變體,以超過光速55%的速度,噴射出10%的太陽質量

由 郎文芬 發佈於 科技

天文學家在宇宙中發現一個新的天文瞬變,在射電波長上,它比神秘的前身更快、更重、更亮。天文學家在距離地球5億光年的一個小星系中,觀測到了一次明亮的爆發,由西北大學領導的一個研究小組確定:這是有史以來用射電和X射線波長捕捉到的第三次快速藍色光學瞬變(FBOT)。作為一個高亮度的宇宙爆炸家族,藍色光學瞬變有着令天文學家驚訝的記錄,其快速、能量和強大的能量爆發令人驚訝。

顧名思義,瞬變的消退速度幾乎和出現速度一樣快,也許最著名的藍色光學瞬變是AT2018COW,這是一個罕見的事件,似乎是黑洞或中子星的誕生。但新發現的藍色光學瞬變,名為

它令人難以置信的物質快速流出,也是有記錄以來同類中質量最多。研究的第一作者、西北大學的Deanne Coppejans説:這是意想不到的,我們知道有高能爆炸,可以幾乎近光速噴射物質,特別是伽馬射線爆發,但它們只發射少量的質量,大約是太陽質量的百萬分之一。CSS161010以超過光速一半的速度,發射了太陽質量1%到10%,所以該證據表明這是一種新的瞬變。這項研究的資深作者、西北大學Raffaella Margutti説:

我們知道自然界中是什麼導致了最快的外流,只有兩種方法可以產生它們:伽馬射線爆發使一顆大質量恆星坍塌,或者兩顆中子星合併。通過這項研究,引入了第三種方式可以發射這些流出。外面有一種新的“野獸”,它能夠產生同樣的能量現象,其研究成果發表在《天體物理學》期刊上。Margutti是西北大學温伯格文理學院物理學和天文學助理教授,也是Ciera(天體物理學跨學科探索和研究中心)的成員。

藍色光學瞬變(FBOT)是一種最初在光學波長上探測到的宇宙爆炸,熱到發出藍色光芒,藍色光學瞬變在幾天內達到峯值亮度,然後迅速衰減,比標準超新星上升和衰減快得多。儘管天文學家早在2014年就認識到藍色光學瞬變,但天文學家認為這些奇怪的異常現象在夜空中存在的時間要長得多。這些可能已經在天文記錄檔案裏很長時間了,但沒有意識到它們有什麼不同。

天文學家在其他星系中看到了無法解釋的現象,但無法獲得光學波長以外的信息,所以研究人員無法進一步研究它們,只能稱它們為‘奇異的超新星爆炸’。研究團隊結合了多個天文台,以收集對這些神秘爆炸的更多洞察。2016年,卡特琳娜實時瞬變探測和全天自動超新星探測(ASAS-SN)的研究人員,獨立發現了具有光學波長的CSS161010。然後,ASAS-SN的一個團隊找到了本研究的研究團隊,利用他們在X射線和無線電波方面的專業知識進行仔細研究。

因為西北大學可以遠程訪問凱克天文台,那裏有美國最大的光學和紅外望遠鏡,所以能夠直接觀察到這一現象。光學波長可以告訴我們粒子在爆炸中的移動速度比較緩慢,但‘緩慢移動’仍然達到每秒1萬公里。如果想看到更快的粒子,那麼必須使用X射線和無線電波,然後可以把它們放在一起,看到更完整的畫面雖然天體物理學家得出結論:CSS161010絕對是一個藍色光學瞬變,但可能永遠不會知道它真實、潛在的本質。

它只是簡單地燃燒起來,然後很快就消失了,儘管如此,天文學家還是有一個猜測。研究認為這是一種非常罕見的恆星爆炸,雖然可能性較小,但CSS161010可能是一顆被中等大小黑洞吞噬的恆星。AT2018COW和CSS161010在能夠加速這些物質外流的速度上有很大不同,但它們確實有一個共同點:內部存在黑洞或中子星,這就是關鍵因素。

博科園|研究/來自:西北大學

研究發表期刊《天體物理學》

研究論文DOI: 10.3847/2041-8213/ab8cc7

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