一顆巨大恆星在發生超新星爆炸前,正被旁邊的黑洞拉扯。模擬圖。(路透)
〔編譯管淑平/綜合報導〕天文學家觀測到,在距離地球約7億光年處,一顆龐大的恆星試圖吞噬與它引力束縛的黑洞不成,反遭黑洞撕裂爆炸,而這場恆星爆炸可能是一種新型態的超新星爆炸。
《路透》報導,這顆質量為太陽至少10倍大的恆星,與和其質量相當的黑洞,彼此引力束縛,形成聯星系統,但隨著雙方距離逐漸拉近,黑洞引力顯然把恆星拉得變形,並吸走其外層物質,最終爆炸。這份13日在《天文物理學》(Astrophysical Journal)期刊發表的研究報告,第一作者、美國國家科學基金會「人工智慧與基礎互動研究所」(IAIFI)天文物理學家加格里亞諾(Alexander Gagliano)說,「我們捕捉到一顆巨大的恆星,困在一場與黑洞的致命探戈中,這顆恆星在與黑洞的死亡螺旋中,經過數年剝離物質後,以爆炸告終,一秒內釋放的能量超過太陽整個生命周期的能量」。
這場被命名為SN 2023zkd的事件,最早2023年7月由專門即時監測宇宙中異常爆炸的人工智慧演演算法探測到爆炸開端,天文學家進行後續觀測。加格里亞諾指出,這兩個天體質量類似,令人以為其引力相當,「但是恆星比較大,所以是處於吞噬黑洞的過程,這時黑洞也正在把恆星的物質拉走,恆星大卻鬆散,而黑洞雖然小巧卻有力,最後黑洞贏了」。
《華盛頓郵報》報導,超新星爆炸是恆星演化末期的劇烈爆炸現象,絕大多數是恆星核心迅速坍塌,釋出強大的衝擊波直達外層,導致瞬間產生耀眼光芒,同時,爆炸產生的高溫與高壓會形成放射性元素,衰變後釋放能量,被周圍物質吸收,使整個爆炸在數周到數月內持續發亮,之後逐漸黯淡下來。
但是SN 2023zkd事件有3個不尋常之處,第一,演演算法捕捉到爆炸開端時,其亮度正在降低,但是變暗速度遠低於預期;第二,歷史數據顯示這顆恆星其實之前4年都在持續變亮,對超新星而言異常得長;第三,天文學家持續觀測期間,這顆恆星又意外地再度變亮。
研究團隊收集光譜數據並用電腦模擬,認為第一次變亮和隨後變暗,可能並非放射性元素衰變造成,而是可能因黑洞引力開始不平均地剝離恆星的氣體、塵埃,當恆星開始爆炸,衝擊波衝擊這些物質,發生第一次變亮,之後第二次變亮來自爆炸物質持續、但較緩慢地衝擊厚實的盤狀氣體雲。研究團隊也考量另一種可能,即黑洞在恆星坍塌爆炸之前,已將其撕裂,恆星殘骸被黑洞吸入時與周圍氣體相撞,產生類似超新星爆炸亮光。無論哪種情境,恆星都會在某種程度上坍縮。
科學家過去曾推測,有些超新星爆炸可能受鄰近天體牽引影響,甚至曾捕捉到超新星「雙重增亮」的部份數據。但是加格里亞諾說,「這是我們第一次完整掌握到同一場爆炸的所有過程」。報告共同作者、哈佛大學天文物理學家維拉(Ashley Villar)說,「這起事件揭露出,一些超新星爆炸有可能是由黑洞引起的,這為我們了解恆星生命如何結束,提供了新線索」。
來源:自由時報