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做好准备,银河系中的一颗恒星或将超新星爆炸?

在我们星球的附近即将发生宇宙中威力最大的爆炸之一。

图解:天文学家认为,这段动画显示恒星周围气体和尘埃间的动荡,恒星可能很快就会变成超新星。

悉尼大学

做好准备,因为我们银河系中的一颗恒星将要爆炸,这将是在宇宙中最具活力的事件之一。

由乔卡林列姆领导的,来自荷兰射电天文研究所(ASTRON)的国际天文学家团队发现了一对离地球约8000光年的炽热明亮的恒星,其中一颗正在向超新星的边缘靠近。

该团队预测,这将会产生伽马射线爆发,使该恒星成为银河系中第一个为人类所知的,变成超新星的恒星。

这项研究成果发表在《自然天文学》期刊上。

伽马射线爆发是由高能辐射带来的剧烈闪光,持续时间从几分之一秒到几分钟不等。它们是宇宙中威力最大的爆炸,也是除了大爆炸之外最明亮的光源。在它们爆发的巅峰时刻,它们可以瞬间使整个宇宙失色。

至关重要的是,每一次伽马射线爆发都只能观测到一次,而产生爆炸的物质要么被摧毁,要么被改造得面目惊心。数十年的观测和理论模型使天文学家们相信,伽马射线爆发是由两个紧密物体(如双星系统中的两颗中子星)的碰撞或单个大质量恒星的坍缩产生的。

这两种机制都会导致黑洞的形成,黑洞周围环绕着一个快速旋转的碟形物。当黑洞吞噬物质时,会产生两股高能量的伽马射线。

这颗新发现的恒星命名为Apep——埃及蛇形混沌之神,它属于后一类(单个大质量恒星的坍塌造成的)。

这两颗恒星都被归类为沃夫-瑞叶星,它们是巨大而又炽热的恒星,正在快速走向生命的尽头。由于它们每隔几百年绕彼此运转,彼此之间强烈的恒星风就会形成优雅的螺旋状尘埃。

“当我们看到螺旋状的尘埃尾巴时,我们立刻认识到这是一种罕见而特殊的星云,我们称之为风车星云,”合著者彼得·塔希尔说道,他是澳大利亚悉尼大学的天文学家。

卷曲的尘埃尾巴是由中心的轨道双星形成的,它们向不断膨胀的恒星风注入尘埃,制造出一直好像草坪喷灌器的模式。由于恒星风扩张了太多,它会使微小的尘埃螺旋膨胀,从而揭示了处于星系中心的恒星的物理成分。”

但是这个团队很快就遇到了难题。他们利用欧洲南方天文台安装在智利的的超大望远镜和位于澳大利亚的英澳望远镜,测量出恒星风的速度达到了每小时12000000千米——出乎意料的快。

但是由此产生的尘埃运动速度要慢得多,只有每小时2000000千米。

塔希尔说“这就像发现一根羽毛在飓风中沿着人行道缓缓飘动”。

合成图像显示目标系统中两颗恒星绕着彼此运行。

来自纽约大学的合著者本杰明·波普解释说:“对于这种系统运作的方式,唯一能给出的合理解释就是沃夫-瑞叶恒星正以不同的速度向外喷出气体。”

虽然Apep的两极正快速喷射出炽热的气体,但是在赤道处风速却有所减慢且风变得更密集。这种风是由快速旋转的恒星产生的——Apep的旋转速度如此之快,以至于它几乎都快把自己撕裂了。

“高速旋转让Apep进入了一个全新的类别,”蒲伯解释道。“普通的超新星已经是极端的事件了,如果再加入旋转,那会让情况变得更糟。”

这可能会产生完美的恒星风暴——当Apep最终崩塌时,它可能会触发伽马射线爆发。

在此之前,天文学家只在遥远的星系中观测到长周期的伽马射线爆发。他们没有预期到这一现象会在银河出现,因为这里所有的大质量恒星都富含金属,而且人们认为要形成伽马射线爆发,沃夫-瑞叶恒星具备高速转动且金属含量低的条件。

“这是因为当恒星风失去质量时,金属带走了恒星风中的很多角动量,本质上充当了恒星旋转的非常有效的刹车作用,”本文主要作者卡林厄姆说。

因此,当一颗富含金属元素的沃夫-瑞叶恒星死亡时,它的旋转速度会减慢,也不会触发伽马射线爆发。

但Apep可能是个例外——事实上,它可能是此类恒星的一个新类别的典型代表。

尽管Apep可能有很高的金属丰度,但与双星伴星的相互作用可能是其旋转如此之快的原因,”卡林厄姆说。

值得庆幸的是,伽马射线不会向四面八方爆发。它们是令人高度聚焦的事件,所有的能量都投射到两个狭窄的喷射口中,而Apep似乎并不瞄准地球。

如果地球恰巧处在这种现象的路径上,它可能会毁灭臭氧层,使地球暴露在高剂量的辐射中。最糟糕的情况是这可能会引发大范围的物种灭绝。甚至有人猜测,伽玛射线爆发可能是过去造成小型灭绝事件的原因。

“最终,我们无法确定Apep的未来会怎样,”塔希尔说。“这个系统可能会减速到最终作为一颗普通的超新星爆炸,而不是一场伽马射线爆发。

“然而,与此同时,它为天文学家提供了一个近距离观察美丽而危险的物理现象的机会,这是我们在银河系中从未见过的。”

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