星期一, 18 8 月

恒星吞噬黑洞不成陷「致命探戈」 AI助揭新型超新星爆炸

一颗巨大恒星在发生超新星爆炸前,正被旁边的黑洞拉扯。模拟图。(路透)

一颗巨大恒星在发生超新星爆炸前,正被旁边的黑洞拉扯。模拟图。(路透)

〔编译管淑平/综合报导〕天文学家观测到,在距离地球约7亿光年处,一颗庞大的恒星试图吞噬与它引力束缚的黑洞不成,反遭黑洞撕裂爆炸,而这场恒星爆炸可能是一种新型态的超新星爆炸。

《路透》报导,这颗质量为太阳至少10倍大的恒星,与和其质量相当的黑洞,彼此引力束缚,形成联星系统,但随著双方距离逐渐拉近,黑洞引力显然把恒星拉得变形,并吸走其外层物质,最终爆炸。这份13日在《天文物理学》(Astrophysical Journal)期刊发表的研究报告,第一作者、美国国家科学基金会「人工智慧与基础互动研究所」(IAIFI)天文物理学家加格里亚诺(Alexander Gagliano)说,「我们捕捉到一颗巨大的恒星,困在一场与黑洞的致命探戈中,这颗恒星在与黑洞的死亡螺旋中,经过数年剥离物质后,以爆炸告终,一秒内释放的能量超过太阳整个生命周期的能量」。

这场被命名为SN 2023zkd的事件,最早2023年7月由专门即时监测宇宙中异常爆炸的人工智慧演算法探测到爆炸开端,天文学家进行后续观测。加格里亚诺指出,这两个天体质量类似,令人以为其引力相当,「但是恒星比较大,所以是处于吞噬黑洞的过程,这时黑洞也正在把恒星的物质拉走,恒星大却松散,而黑洞虽然小巧却有力,最后黑洞赢了」。

《华盛顿邮报》报导,超新星爆炸是恒星演化末期的剧烈爆炸现象,绝大多数是恒星核心迅速坍塌,释出强大的冲击波直达外层,导致瞬间产生耀眼光芒,同时,爆炸产生的高温与高压会形成放射性元素,衰变后释放能量,被周围物质吸收,使整个爆炸在数周到数月内持续发亮,之后逐渐黯淡下来。

但是SN 2023zkd事件有3个不寻常之处,第一,演算法捕捉到爆炸开端时,其亮度正在降低,但是变暗速度远低于预期;第二,历史数据显示这颗恒星其实之前4年都在持续变亮,对超新星而言异常得长;第三,天文学家持续观测期间,这颗恒星又意外地再度变亮。

研究团队收集光谱数据并用电脑模拟,认为第一次变亮和随后变暗,可能并非放射性元素衰变造成,而是可能因黑洞引力开始不平均地剥离恒星的气体、尘埃,当恒星开始爆炸,冲击波冲击这些物质,发生第一次变亮,之后第二次变亮来自爆炸物质持续、但较缓慢地冲击厚实的盘状气体云。研究团队也考量另一种可能,即黑洞在恒星坍塌爆炸之前,已将其撕裂,恒星残骸被黑洞吸入时与周围气体相撞,产生类似超新星爆炸亮光。无论哪种情境,恒星都会在某种程度上坍缩。

科学家过去曾推测,有些超新星爆炸可能受邻近天体牵引影响,甚至曾捕捉到超新星「双重增亮」的部份数据。但是加格里亚诺说,「这是我们第一次完整掌握到同一场爆炸的所有过程」。报告共同作者、哈佛大学天文物理学家维拉(Ashley Villar)说,「这起事件揭露出,一些超新星爆炸有可能是由黑洞引起的,这为我们了解恒星生命如何结束,提供了新线索」。

来源:自由时报

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