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銀河系罕見「超新星暴」製造最年輕的黑洞

從NASA錢德拉X—射線天文台傳回的數據中,科學家發現,在一個高度扭曲的超新星殘骸中也許隱藏了一個黑洞,這在銀河系中形成的離我們最近的黑洞。超新星殘骸在一場罕見的爆炸之後形成,一個走向死亡的急速旋轉的恆星以「大爆炸」方式結束了它們光明燦爛的一生,死亡恆星的內部物質從恆星的兩極噴射而出,以極高的速度沖向太空,形成不可阻擋的「超級噴發」。

這個超新星的殘骸被稱為W49B,大約是1000年的年齡,距離地球大約有26000光年。來自馬薩諸塞州麻省理工學院的科學家勞拉·洛佩茲領導了對超新星殘骸的研究,洛佩茲解釋說,W49B是在星系觀測中第一次發現的,它的「父母恆星」以一種極不同的方式結束了生命的歷程,而大多數的其它恆星並不這樣演變。

一場肉眼可見的壯觀超新星發生於1604年。它被當時的傑出人物所留意到,其中就包括天文學家約翰尼斯-開普勒

在通常的意義上,當一個超大質量的恆星耗盡全部燃料之後,恆星中心的區域開始收縮、坍塌,這將引起一連串事件的「鏈式反應」,它很快地進入超新星暴的「啟動程序」。大多數超新星暴總體上衡量是均勻而對稱的,爆炸過程形成的碎片物質在星際空間所有方向的分布或多或少是均勻的。然而,在W49B超新星爆炸的情形中,碎片物質主要從註定死亡的旋轉恆星的兩極拋射出來,在太空中密布,從兩極噴射的物質速度高於從恆星的赤道噴射出來的物質速度。

從死亡恆星的兩極形成的噴發引發了超新星的爆炸和爆炸後的餘波,通過W49B殘骸發出的十分明亮的X—射線和其它波長的光譜線,科學家找到了超新星爆炸特別類型的證據,通過追蹤恆星爆炸後形成的碎片場,科學家研究了不同元素物質的分布比例和數量。他們比較了恆星爆炸的理論模型和錢德拉望遠鏡觀測的數據,科學家發現,鐵元素在W49B殘骸中僅僅剩下一半的數量,而其它元素的物質諸如:硫和硅則四處飛散,分布在殘骸的各處,觀測結果檢驗了有關非對稱爆炸理論的預測。

數千年以前,一顆巨大的恆星爆炸,雖然似乎沒有人記錄,但是它的光線或許已經被地球上的人們留意到

W49B屬於非對稱爆炸的情形得到了加州理工大學聖克魯茲分校的研究員恩里科·拉米萊茲—魯伊茲的贊同,他是相關論文的共同作者之一,恩里科認為,除了爆炸之後分布的物質元素髮出了不同尋常的信號以外,W49B殘骸比起其它超新星的殘骸拉得更長,外形呈橢圓狀,通過X—射線和其它幾種波長的光線,科學家看到了W49B殘骸的變形,這顯示了W49B的」父母恆星」不同尋常的死亡過程。

超新星暴的物理現象已經得到很好的解釋,天文學家希望研究極端的事件,W49B的極端情形對於細節性的研究非常有用。W49B是一個超新星爆炸後留下的緻密天體。超大質量的恆星在坍塌成超新星的過程中會遺留一個緻密、急速旋轉的核球,它被稱為中子星,天文學家通過中子星發出的X—射線、或射電脈衝能夠探測中子星的存在,有時,天文學家探測到X—射線源,卻沒有發現脈衝信號。

公元1006年,一顆新星出現在全世界的天文學家面前。超新星1006距離地球接近7000光年

經過錢德拉望遠鏡仔細搜索,天文學家獲得了詳細的資料,他們沒有發現中子星存在的證據,這意味著在W49B的殘骸中也許形成了一個黑洞。研究論文的另外一位作者丹尼爾·卡斯特羅來自麻省理工學院,他認為,強有力的證據能夠證明W49B超新星在大爆炸之後創造了一個黑洞。科學家獲得了一個罕見的機會,他們可以研究一個超新星如何創造了一個年輕的黑洞。

由噴射驅動的超新星暴與其它星體發出的伽瑪射線爆相關,伽瑪射線爆被認為是黑洞誕生的標誌性事件,天文學家已經在遙遠的星系觀測到黑洞的存在。沒有證據說明W49B超新星發出了伽瑪射線暴(GRPS),然而,W49B也許有伽瑪射線暴的特徵,超新星暴的物質噴流也許和它的伽瑪射線暴重合在一起,W49B超新星暴最終形成了黑洞。

超新星W49B爆發

對W49B取得的研究成果,科學家大約用了2天半的觀測時間,錢德拉X—射線望遠鏡幫助他們解開了銀河系內年輕黑洞誕生的奧秘。研究成果發表在《天體物理學》期刊上,論文的共同作者還有來自哥本哈根大學的薩拉·皮爾森。位於阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心負責管理錢德拉太空望遠鏡的運行,該項目的責任方為NASA設在華盛頓的科學使命委員會,位於馬薩諸塞州堪布里奇的哈佛—史密森天體物理天文台負責錢德拉望遠鏡的科學探測和飛行的操控。

超新星遺迹N186 D似乎只是一個粉紅色亮點,不斷噴湧出大量的X射線

最著名的超新星遺迹就是發現於6500光年外金牛星座中的蟹狀星雲

一團由氣體和塵埃組成的星雲正在16萬光年外的恆星爆炸中翻滾

(編譯:2013-3-5)

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