宇宙中能夠「死而復生」的殭屍行星為何能讓天文學家驚奇不已?
因為天文學家發現的這顆「殭屍」超新星,它的存在違背了所有已知的恆星死亡理論。
巨型恆星比太陽大得多,它們的死亡過程通常是這樣的:
在閃耀了億萬年之後,恆星的氫元素開始耗盡。沒有了這些燃料,恆星再也無力維持使其發光的核聚變。它的核心開始坍縮,溫度升高,產生越來越重的元素,直到主要剩下鐵元素。這時候,核心在一秒鐘內就會崩潰,在一場壯觀的「燈光秀」(即超新星爆發)中把恆星物質拋射出去,歷經數月,然後逐漸暗淡。
死亡的恆星要麼留下一顆緻密的中子星,要麼形成一個吞噬一切光線的宇宙潛伏者:黑洞。
但是在這之後,恆星不可能繼續活著。
近日,一個國際天文學家團隊宣布,他們觀測到一次始於2014年、持續逾600天的超新星爆發,這是人類觀測到的最長超新星爆發。
超新星的光線通常只能持續100天,超過130天就已經極為罕見了。
天文學家翻找檔案數據時從一張攝於1954年的照片中發現,同一地點曾發生過另一次超新星爆發。研究人員表示,兩次爆發都源於同一顆恆星,它以某種方式挺過了一次爆發,並於60年後再次爆發。
2014年9月,由加州理工學院(Caltech)運營的帕洛馬瞬變工廠(PTF)觀測到了最近一次的超新星爆發,該工廠致力於發現新的天體。該爆發事件被命名為iPTF14hls,它被歸入普通的Ⅱ型超新星。
拉斯康布瑞天文台(LCO,這是一個由機器人望遠鏡組成的全球性網路)的天文學家曾在研究處於高峰期的超新星時查看過帕洛馬的數據,他們注意到了這一事件,但在看到超新星光線開始變得暗淡後又轉向他處。之後,在2015年年初,該天文台的天文學家艾爾·阿卡維(Iair Arcavi)讓實習生安德魯·王(Andrew Wong)重新梳理一遍整個數據集。王發現了一些不同尋常的事情:一度變得暗淡的iPTF14hls再次閃耀。
他問阿卡維這是否正常。「我說,絕對不正常,」阿卡維說,「那太奇怪了。」
畢竟,超新星爆發是一鎚子買賣。
「超新星先是閃耀,然後歸於暗淡,」他說,「它不應該再次閃耀。」
「隨著時間的推移,它變得越來越神秘。」
阿卡維原本以為,iPTF14hls更有可能是附近的一顆發光的恆星亂入到了超新星觀測當中。他和同事決定對這個天體進行一些取證,他們利用望遠鏡研究了它的光譜,這些光譜可以揭示有關化學成分、物質速度、爆發時間以及其他重要特性的信息。
美國宇航局三個太空望遠鏡觀測到的超新星。
結果顯示,那不是一顆健康的活恆星,而是超新星。
「我真的大吃一驚,」阿卡維說,「我完全沒想到會看到最典型的超新星光譜,也就是那種最乏味的超新星爆發。」
阿卡維調動拉斯康布瑞天文台的望遠鏡,讓它們不間斷地觀測這一神秘的爆發。每隔幾天,便有新的數據反饋過來。
「隨著時間的推移,它變得越來越神秘,」他說道。這個超新星的存在對天文學家已知的所有恆星死亡理論構成了挑戰。
在兩年多的時間裡,iPTF14hls的亮度隨著時間的推移不斷變化,就好像它反覆爆發了多次。它拋射出來的物質看上去一直維持著相同的速度,並沒有逐漸變慢。而且,超新星爆發的溫度也沒有改變。
關於恆星死亡的理論模型被一一排除,它們都無法解釋iPTF14hls的所有奇異特性。而從1954年照片中得到的發現進一步加深了研究人員的困惑。
天文學家最終確定了一個理論模型,它描述了「脈衝對不穩定性超新星」(pulsational-pair instability supernova)的可能存在,這是前所未聞的天文事件。
在這個模型中,超大質量恆星(質量是太陽的100倍)的核心溫度會變得極度熾熱,以至於能量被轉化成物質和反物質。爆發隨之而來,把恆星外層物質拋射出去,但核心完好無損。在核心最終崩潰之前,可能出現更多次這樣的爆發,一直持續數十年時間。
但這個解釋存在局限性,iPTF14hls產生的能量遠遠高於理論預測。
阿卡維說,看過這一研究發現的所有科學家都感到難以置信。「到現在,即使論文得以發表,我們仍然沒有任何理論或模型能夠充分解釋這些觀測結果,」他說。
阿卡維還說,對於一篇未就如此重大難題給出具體答案的論文,他們經過了一番遊說才讓《自然》雜誌同意發表。但要真正解釋iPTF14hls,世界各地的天文學家將需要查看這些數據,並提出一個全新的模型。阿卡維表示,一些人甚至可能在自己的檔案數據中發現iPTF14hls的早期圖像。
哈佛大學史密森天體物理天文台(SAO)的天文學家薩拉·薩達沃伊(Sarah Sadavoy)沒有參與這項研究,她把經久不息的iPTF14hls稱為一次「奇異事件」。
她說,該研究發現中最大的謎團是,研究人員在這場宇宙級爆發的現場發現了氫。
「氫常見於這些巨型恆星的最外層,因此它們應該會在第一次爆發時就消失殆盡,」薩拉說,「這個特別事件的能級跟這種類型大多數超新星爆發相當,所以它仍然保有氫是講不通的。」
這顆恆星的死亡無休無止不過,這些宇宙謎團雖然叫人心生沮喪,但卻是一件好事。
「對於巨型恆星的爆發機制以及相關的元素生成,還有很多東西是我們仍然不了解的,」麻省理工學院(MIT)專門研究恆星的天體物理學家安娜·弗萊貝爾(Anna Frebel)說,「發現這個天體似乎帶來了更多令人費解的『問題』,因為它是我們此前從未見過的,但正是這種挑戰幫助天文學家更深入地了解了恆星的死亡。」
阿卡維表示,這一發現將迫使天文學家重新審視他們此前觀測到的超新星。「每當有人報告觀測到此類超新星,我們就必須再去查看一遍,看看它屬不屬於這種奇異類型,」他說,「我們不知道之前已經錯過了多少。」
一些研究人員把iPTF14hls背後的恆星稱為「殭屍」恆星,即一顆在宇宙中發光的不死之星。
阿卡維說,這個綽號讓他感覺複雜。《行屍走肉》(The Walking Dead)以及其他很多關於殭屍的描述向我們展示,經過艱苦卓絕的努力,這種不死生物還是可以殺死的。而且它們死了以後通常就再也沒動靜了,除非哪個倒霉蛋在它們還剩一口氣時就放鬆了警惕。這顆恆星的死亡卻是無休無止。
然而,iPTF14hls的光線從去年開始已經慢慢變得暗淡。天文學家希望,隨著被拋射出去的物質越來越多,該區域可以變得足夠透明,讓強大的天文望遠鏡能夠觀測到爆發的中心。哈勃望遠鏡將在下個月對iPTF14hls進行觀測。這個超新星的未來並不明朗,阿卡維及其同事不知道那顆恆星是否在爆發中得以倖免。
「現在的爆發持續了如此長的時間,這很奇怪,但這並不一定意味著該恆星仍然活著,」阿卡維說,「不管是哪種情況,我都不敢打包票。」
翻譯:何無魚
來源:The Atlantic
造就:劇院式的線下演講平台,發現最有創造力的思想這個「死而復生」打引號打得好。因為這顆所謂的殭屍行星並不是真的死而復生,只是在2008年首次被發現,而在後續的觀測研究中被判定為一團塵埃雲不是行星,於是就把它的名字劃掉了。誰知在4年後的2012年,天文學家們對該區域的持續觀測發現那裡確實有一個行星軌道,也就是說那團塵埃雲中有一顆行星。於是又把那個劃掉的名字拿了回來,天文學家們不禁想起四年前草率地把這顆行星劃掉,於是打趣地說這顆行星死而復活了,有殭屍片看多了的天文學家直接喊它殭屍行星,這個綽號就一直用下來了。
這顆行星正名是「北落師門b」,可能因為殭屍行星的綽號讓旁人想入非非,以為這顆行星上有什麼怪物之類的東西或這顆行星本身有什麼怪異。其實都沒有,這就是眾多行星中的一顆,沒什麼神秘物體奇怪現象。
它讓天文學家驚奇之處也就是它的軌道近日點太近,遠日點太遠,這預示可能有其他行星在互相作用。而它的運行軌道還要穿過很大一片殘骸區,發生很多的撞擊,以及其它一些令天文學家覺得驚奇的地方。
這些對於普通大眾沒什麼好驚奇的,因為顯然大眾更期待那些滿足他們科幻幻想的事發生,所以這顆所謂的殭屍行星還是要讓大家失望的,只是一顆對天文學家們來說特別的行星。
剛才百度一下了殭屍行星,據說那是個塵埃星,不是我們所在的實體行星,意思是它就像我們太陽系的小行星帶,我認為殭屍行星的公轉運行軌道也會像我們的太陽系這樣繞銀河系這樣運行,我覺得由於它自身的引力不足夠牽制它周圍的衛星,而它的公轉軌道受到更大的各方向的拉力,迫使它未能成為實體行星。但它到達遠橢圓心類似遠日點的時候由於自身的引力大於其它周圍星系對它的引力的時候又自身聚攏,所以形成行星,而當它受到外界引力大於它自身的收縮力時會破解,因此一直沒有形成真正的行星,以上的皆為我的猜測,不屬於科學界意義上的答案。
那是因為宇宙中所有被科學認為的物質物理現象,其實都是宇宙靈魂生命表演的事實!因此,人類於超遙遠視距的所謂星塵觀察,所謂死而復生的星雲再生,不過只是幼稚無知的孩子,好奇觀看了一場,靈魂精心演變給人類看的,逗人玩破人類自以為是觀念的遊戲表演。
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