圖解:動畫模擬顯示一顆恒星周圍氣體與塵埃間的動蕩,天文學家認為,該恒星不久以后將變為超新星。
前方高能,做好準備,因為我們銀河系的一顆恒星將要爆炸,這將是宇宙中最具活力的事件之一。
由Joe Callingham領導的,來自荷蘭無線電天文學研究所(ASTRON)一組國際天文學家發現一對距離地球約8000光年的炙熱明亮的恒星,并且其中一個正在慢慢向超新星過渡。
該團隊預測這一變化將會導致伽馬射線爆發,這會是銀河系中第一例人們已知的,將會變為超新星的恒星。
這一研究結果發表在《自然天文學》期刊上。
伽馬射線爆發是指由高能量輻射帶來的劇烈閃光,它們在各處持續的時間從幾分之一秒到幾分鐘都有。它們是宇宙中威力最大的爆炸,也是除了創世大爆炸之外最明亮的光源。在爆發的巔峰時刻,它們幾乎可以使整個宇宙黯然失色。
最重要的是,每一次伽馬射線爆發只能被觀測到一次,而此時它的發源地已被摧毀或面目全非。數十年的觀測以及理論模型的建立讓天文學家們相信,伽馬射線爆發的原因是兩個致密天體的撞擊(例如雙星系中的兩個中子星)或是單顆大質量恒星的坍塌。
上述兩種方法都會導致黑洞的形成,黑洞的周圍環繞著一個快速旋轉的碟形物。天文學家認為當黑洞吞下物質時,兩股強大的高能量伽馬射線就產生了。
這顆發現的恒星綽號為Apep,即埃及蛇形混沌之神,它屬于第二類(單顆大質量恒星的坍塌造成的)。
這對恒星都屬于沃夫-瑞葉(Wolf-Rayet)星,巨大,炙熱,正在快速走向其生命的盡頭。由于它們每隔幾百年繞著彼此旋轉,來自彼此的強烈的恒星風形成了優雅的塵圈。
“當看到螺旋狀的的塵埃尾時,我們立即意識到自己正面對一個罕見且特殊的,被稱之為針輪的星系”。另一位作者,來自澳洲悉尼大學的天文學家Peter Tuthill說道。
“卷曲的塵埃尾是由處在中間位置的,沿著軌道運行的雙星形成的,它們向不斷膨脹的恒星風注入塵埃,制造出一種好像草坪噴灌器的模式。由于恒星風擴張了太多,使得這些微小的塵圈膨脹起來,這就暴露了處于星系中央的恒星的物理成分”。
然而,該團隊很快又遇到了難題。他們利用歐洲南部天文臺安裝在智利的巨型望遠鏡(European Southern Observatory’s Very Large Telescope)以及位于澳洲的英澳望遠鏡(Anglo-Australian Telescope)測量出恒星風的速度為每小時12,000,000千米--出乎意料的快。
然而,由此產生的塵埃的運動速度卻慢了許多,僅為每小時2,000,000千米。
Tuthill 說:“這種情況好像是發現一根羽毛在颶風中沿著人行道緩緩飄動”。
圖解:合成圖像顯示在目標系統中的兩顆恒星繞著彼此運行。
本文的合著者,紐約大學的Benjamin Pope這樣解釋:“對于這種系統運作的方式,唯一能給出的合理解釋就是沃夫-瑞葉(Wolf-Rayet)恒星正在以不同的速度向外噴射氣體。
雖然Apep的兩極正快速噴發出炙熱的氣體,但是在其赤道處風速卻有所減慢且風變得更密集。這樣的風常見于高速旋轉的恒星——Apep的轉速快到幾乎要將自己撕裂了。
“高速旋轉將Apep置于一個全新的類別中”,Pope解釋道。“正常的超新星已經是極端事件了,如果再加上旋轉,那可謂是火上澆油了”。
這樣的情況下可能會產生完美的恒星風暴——當Apep最終坍塌死亡,可能會導致一場伽馬射線爆發。
在此之前,天文學家們只在遙遠的星系中見過長周期的伽馬射線爆發。他們并未預期到這一現象會在銀河系出現,因為這里所有大質量的恒星都富含金屬,而人們認為要想出現伽馬射線爆發,沃夫-瑞葉恒星應該具備高速轉動且金屬含量低的條件。
本文的主要作者Callingham認為:“這是因為恒星風失去質量時,金屬會帶走它許多的角動量,從而對恒星的旋轉起到了一個有效的剎車作用”。
因此,當富含金屬的沃夫-瑞葉恒星死亡時,它的轉速會減慢,也無法觸發伽馬射線的爆發。
但是Apep可能會是個例外,——它可能的確會是一個的新恒星類型的典型代表。
“雖說Apep可能含有大量金屬,它與其雙星伴星的互動可能是讓其旋轉如此之快的原因”。Callingham說。
值得我們慶幸的是,伽馬射線爆發不會四處爆發。
這樣的爆發是高度聚焦的,所有的能量會射入兩個窄的噴射口,Apep看起來并沒有瞄準地球。
如果地球恰好在這一現象的必經之路上,這樣的爆發可能會毀滅臭氧層,使得地球暴露于高劑量的輻射中。最糟糕的的情況是可能會導致大規模滅絕。甚至有猜測說,伽馬射線爆發可能是過去小型滅絕事件的罪魁禍首。
“最終,我們無法確定Apep未來會發生什么”,Tuthill表示。“這個系統可能會慢下來,慢到最終作為一顆正常超新星爆炸,而非一場伽馬射線爆發。
“不過與此同時,天文學家們獲得了上好的機會,他們正近距離觀察我們銀河系前所未見的,美麗而危險的物理現象”。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. cosmosmagazine- sissimine-LAUREN FUGE
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