恆星爆發為近距離觀測中子星或黑洞誕生提供機遇
被稱為「母牛」的神秘恆星爆發事件 圖片來源：The ATLAS team
來源：中國科學報
對於許多天文學家來說，2018年將被作為「母牛」年來紀念，這是對一次壯觀的恆星爆發事件的昵稱，這次事件讓他們忙了好幾個月。
兩個研究團隊在日前提交給arXiv預印本伺服器的論文中指出，這一不尋常事件為觀測一顆恆星的隕落提供了前所未有的機遇窗口。
與典型超新星緩慢上升相反，「母牛」在一夜之間變得異常明亮，這讓天文學家感到困惑。
「它不知道是從哪兒冒出來的。」英國貝爾法斯特女王大學天文學家Stephen Smartt說。Smartt首先發現此次爆發，並根據字母協定將其命名為「母牛」。
美國伊利諾伊州埃文斯頓西北大學天體物理學家Raffaella Margutti補充說，這是恆星爆發研究者的「夢想」。Margutti是最近發表的兩篇相關論文的研究團隊的負責人之一。
核心「發動機」
通過獨立觀測，最新論文背後的兩個研究團隊現在得出了相同的結論：一個「核心發動機」連續數月一直在從內部推動恆星爆發，其能量一定來自處於物質吸積過程中新形成的黑洞，或是瘋狂旋轉的中子星。
當大質量恆星到達生命盡頭時，就會誕生黑洞和中子星。帕薩迪納加州理工學院天文學家Mansi Kasliwal說，類似「母牛」這樣的爆發（術語為2018母牛事件）或能提供這種誕生方式的一些最直接證據。「這可以告訴我們如何理解大質量恆星爆發最極端的類型。」
加州大學聖塔芭芭拉分校天體物理學家Iair Arcavi對最新研究成果及這一事件的奇異性印象深刻。「其噴射的幾乎所有事物都是我們從未見過的。」他說。
「母牛」的發現始於6月16日，當時一位同事把某個位點的一顆明亮恆星指給Smartt看，而在幾天前，那裡什麼都沒有。
恆星異常
起初，Smartt認為這是銀河系中一個不起眼的恆星耀斑。但後來，他意識到其可能距離地球很遠，位於一個被稱為CGCG 137-068的星系中，距離地球約有60百萬秒（兩億光年）。
「那是一個星期天的晚上，大約11點，我想著『最好把這件事告訴大家。』」他通過天文學家電報（報告和評論瞬時天文觀測的一項服務）發出了警報。
緊接著的後續報道證實了這是一顆遙遠的天體，所以它一定非常明亮。（儘管距離很遠，但它的光芒依然非常明亮，一些業餘天文學家也能觀測到它）
這並不是一顆普通的超新星，它的亮度在幾天內就達到峰值，而不是幾周。英國利物浦約翰摩爾斯大學天體物理學家Daniel Perley說：「所有人都放下手頭的工作，開始跟蹤『母牛』。」
Perley與合作者在西班牙加那利群島拉帕爾馬島上指揮一個程式控制望遠鏡，在一個半月的時間裡，他們幾乎每天晚上都要觀測「母牛」。他們還使用全球各地的一些其他望遠鏡，這些望遠鏡屬於Kasliwal為後續研究設計的一個網路。
研究小組收集到的證據（大部分在光譜中）似乎指向將一顆恆星撕裂開來的現有黑洞，他們8月3日在網上公布了這一觀察結果。為了一窺這些高能量天文事件的全貌，研究人員需要查看從無線電波到γ射線的更廣泛電磁頻譜能量。
距Smartt的發現數日之後，加州理工學院另一位天文學家Anna Ho迅速行動，利用無線電頻譜觀測「母牛」。在恆星爆發中，帶電粒子在強磁場中旋轉時會發射出無線電波，當物質擴散時，它們的波長就會伸長。
Ho意識到，她可能有一個難得的機會觀察短波長（只有1毫米或更短）。由於物質會迅速擴散，天文學家不太可能捕捉到足夠早的事件來觀測短波長的輻射。
她的團隊和其他科學家在6月的早期觀察中確實發現了亞毫米波範圍內的輻射，因此她向智利安第斯山脈的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列（ALMA）提出了緊急建議，因為那裡觀測時間的競爭非常激烈。
更加好奇
在接下來的幾周，Ho和合作者觀察了這一事件演變過程中產生的毫米級輻射量。他們的觀測表明，物質向外膨脹的速度只有光速的1/10。
但與普通超新星不同，這種短波長的輻射持續了數周，揭示了「核心發動機」的存在，即黑洞或旋轉的中子星。「我們能夠證明它與任何常規機制都不一致。」Ho說。
與此同時，Margutti和同事則利用一項預先批准的提議。Margutti曾提出用美國航天局的NuSTAR X射線望遠鏡觀察「瞬時」事件，以便快速觀察「母牛」。
通過NuSTAR和其他望遠鏡的觀測，研究小組得出結論：這一事件極不尋常。特別是X射線光譜顯示，它是從內部再加熱的。這也表明有黑洞或中子星在為這一事件提供動力，儘管目前下結論為時尚早。「我們已經看到一個緻密天體的實時形成。」她說。
天體物理學家通常看不到這一點，Margutti補充說，因為再加熱被早期爆發噴射出的物質掩蓋。「『母牛』的優勢在於，它的『核心發動機』對我們幾乎是無隱藏的。」
Margutti希望天文學家能觀察到更多此類事件，從而確定導致一個結果而非另一個結果的條件。「遊戲現在開始了。」
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