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死亡恒星的“回光返照”

2018-06-10 10:25:39   作者:   来源:星空早知道   标签:

死亡恒星的“回光返照”,在2011年6月10日美国宇航局发布的一张图像中,一颗死亡恒星逐渐暗淡的遗迹正再次出现增亮,仿佛回光返照。当一颗恒星死去,强烈的爆发将照亮天宇。随着时间流逝,这种亮度会逐渐黯

死亡恒星的“回光返照”

在2011年6月10日美国宇航局发布的一张图像中,一颗死亡恒星逐渐暗淡的遗迹正再次出现增亮,仿佛回光返照。

当一颗恒星死去,强烈的爆发将照亮天宇。随着时间流逝,这种亮度会逐渐黯淡下去,最终消失。不过,在2011年6月10日由美国宇航局发布的一张图像中,情况显然并非一直如此。
 
这张照片由哈勃空间望远镜拍摄,拍摄的对象是极为有名的一次超新星爆发案例:SN 1987A。这是近400年来人类目睹的距离最近的一次超新星爆发事件,也是人类进入望远镜时代之后的第一次,因此,科学家们有机会对此次事件进行详细研究。
 
在2011年发表的研究中,天文学家们指出,一段时间以来这个原本在逐渐暗淡下去的超新星遗迹出现了变亮的迹象。这表明,这个距离我们大约16.5万光年,位于大麦哲伦星云内的超新星正逐渐跨越一个重要门槛,慢慢转变为所谓的“超新星遗迹”。
 
当超新星在爆发后就会逐渐暗淡消失,最终留下爆发的遗迹。比如著名的蟹状星云,即是1054年超新星留下的遗迹。据《宋史·仁宗本纪》记载:"嘉祐元年三月辛未,司天监言:自至和元年五月,客星晨出东方,守天关,至是没"。更多的记载表明,这次被古代中国科学家称作“天关客星”的超新星极为明亮,达到白天可见的程度,并且一直持续了23天,而夜间可见的时间更是持续了20个月以上!
但在这一过程中,事实上还会出现一段不太明显的“回光返照”。这是当超新星爆发的强烈冲击波与周围空间中的气体物质发生碰撞时,其亮度再次出现的回升现象。只是,这种转变从未被直接观测到。
 
不过,由于1987A超新星爆发发生在大麦云,距离很近,并且人类已经拥有哈勃这类空前强大的空间望远镜,因此让这样的观测创造了很有利的条件。从此次观察结果来说,SN 1987A已经成为可以见到的最年轻的超新星遗迹。
 
自从1990年发射升空以来,哈勃空间望远镜一直在对SN 1987A进行持续观测,先后拍摄了数百张图像,而钱德拉X射线望远镜在1999年升空后不久,也立即开始投入了观测。而拥有66台天线的ALMA毫米/亚毫米波阵列也投入了对SN 1987A的高精度观测工作。
 
在天文上,连续30多年的观测很重要,因为它能够提供连续的信息,让科学家们得以追踪一个天文现象的演变过程。正是这样的连续观察,加上SN 1987A距离很近提供的优势,让我们得以察觉这个崭新阶段的到来:SN 1987A开始变亮了。
 
我们的太阳正处于壮年期,在天文上叫做“主序星”阶段,此时其核心的氢燃料尚充足,不断产生光和热;而一旦太阳内部的氢燃料耗尽,恒星将开始膨胀,进入所谓的“巨星”阶段,在这一阶段,恒星直径膨胀到极为夸张的地步,其外侧气体物质开始大量流失;
 
而当大质量恒星接近生命终末,即将发生超新星爆发之前,强烈的星风或喷流会快速赶上此前散失出去的那些运动速度相对较慢的气体物质,并产生密度较大的环状区域,这就是我们在本文中的照片里看到的“光环”结构。这个光环结构至少在超新星爆发发生前2万年就已经存在了,直径已经超过1光年。
 
根据2011年6月10日的图像,联系之前多年来拍摄的历史图像作对比,很明显可以看到,几年来这个原本正逐渐暗淡下去的“光环”正在慢慢变亮,这是因为超新星爆发产生的强烈冲击波开始抵达这里并造成气体物质被再次加热。
 
类似SN 1987A这样的超新星爆发会造成星系中局部区域气体尘埃物质被压缩和扰动,促进新一代恒星和行星的形成。构成生命的一些必要元素,如碳,氮,氧,铁等,均产生于恒星内部核聚变反应。当恒星死亡,超新星爆发将把这些生命的元素播撒到周围空间,让生命的出现有了基本的物质基础。
 
按照理论,类似SN 1987A这样的超新星爆发应该会在核心形成一个中子星或黑洞。不过,到目前为止,天文学家们仍然没有找到足够观测证据,支持这些结论,搜寻工作还在继续。
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