超新星預警！天文學家發(fā)現(xiàn)了一種預測恒星“自毀長城”的方法

超新星預警！天文學家發(fā)現(xiàn)了一種預測恒星爆炸死亡的方法

超新星會留下引人注目的氣泡。

(圖片來源:x射線: 國家航空和航天局;/中心控制中心/麻省理工學院/L﹒洛佩茲等;紅外線:帕;廣播: 自然科學基金/國家無線電天文臺/綜合孔徑射電望遠鏡)

預測一顆巨星什么情況下會因災難性的超新星爆炸而消亡，不是值得慶幸嗎？天文學家已經(jīng)做到了。如果一顆巨大的紅星被厚厚的物質(zhì)包裹著，請注意——這顆恒星很可能在幾年內(nèi)爆炸。

當一顆大質(zhì)量恒星接近其生命的盡頭時，它會經(jīng)歷幾個劇烈的階段。在恒星核心深處，它從融合氫轉(zhuǎn)變?yōu)槿诤陷^重的元素，從氦再上升到碳、氧、鎂和硅。在鏈條的終端，恒星到達核心形成鐵。因為鐵會消耗能量，而不是釋放能量，意味著恒星逐漸終結(jié)，在不到十幾分鐘的時間里，它在一場被稱為超新星的奇妙爆炸中翻轉(zhuǎn)。

但是，對于恒星內(nèi)部發(fā)生的所有騷動，從外部來看，很難確定發(fā)生了什么。在它們生命的末期，這些巨大的恒星會膨脹到極點，變得非常明亮——比太陽亮數(shù)萬倍。但由于恒星的表面非常膨脹，它們的外部溫度實際上會下降，使它們看起來像紅巨星。

這種近端恒星最著名的例子是獵戶座。如果它被放置在我們的太陽系內(nèi)，這顆質(zhì)量只有太陽11倍的恒星將延伸到木星軌道。它現(xiàn)在隨時都會成為超新星，但對于天文學家來說，“任何一天”都可能發(fā)生在一百萬年后。盡管我們知道這類恒星最終會在超新星中引爆，但沒有比這更精確的估計了?；蛘撸辽?，過去是這樣。

定時炸彈

現(xiàn)在，有天文學家團隊開發(fā)了一種方法來發(fā)現(xiàn)可能在幾年內(nèi)消失的超新星。他們的研究結(jié)果在預印本數(shù)據(jù)庫arXiv上發(fā)表，并刊登在《皇家天文學會月報》。

他們專門研究了幾十種II-P型的獨特超新星。與其他超新星相比，這些最初爆發(fā)后很長一段時間依然保持明亮。

在一些例子中，天文學家回顧了舊的星表，發(fā)現(xiàn)了恒星爆炸前的圖像，它們似乎都是像獵戶座這樣的紅超巨星。這清楚地表明，這類恒星是超新星的候選者，隨時可能爆炸。

產(chǎn)生這類超新星的恒星被認為在爆炸前有密集的物質(zhì)包裹。這些物質(zhì)的密度比獵戶座周圍測量到的要大幾個數(shù)量級。正是這種材料從最初的沖擊波中變熱，導致亮度保留；在爆炸的第一個跡象出現(xiàn)后，周圍還有更多的東西可以持續(xù)發(fā)光。

這種致密的物質(zhì)也使這種超新星比暴露在外的表親更快地可見。當爆炸最初發(fā)生時，沖擊波撞擊恒星周圍的物質(zhì)，導致沖擊波在穿過時失去蒸汽。雖然最初超新星的能量足以釋放高能輻射，如X射線和伽馬射線，但在沖擊波和周圍物質(zhì)混合后，釋放的輻射是光學波長的。

因此，恒星周圍這些致密的物質(zhì)覆蓋層似乎也預示著超新星即將發(fā)生。

超級繭

但是，形成這種材料需要多長時間？研究人員研究了兩個模型。在一個模型中，這顆恒星從其表面吹出高速風，在幾十年的時間里，這些風慢慢地分離出它自己的碎片，并將其分散開來，形成了裹尸布。在第二個模型中，這顆恒星在超新星爆發(fā)前發(fā)生了劇烈的爆炸，在不到一年的時間里，將質(zhì)量高達太陽十分之一的氣體送入軌道。

然后，研究人員模擬了所有這些物質(zhì)將如何影響我們對恒星的圖像。在任何一種情況下，一旦恒星形成了它的護罩，它都會被嚴重遮擋，這是我們目前的成像技術(shù)所能檢測到的。

因為我們有一些超新星爆發(fā)前不到10年拍攝的直接圖像，天文學家得出結(jié)論，緩慢而穩(wěn)定的模型是行不通的。否則，這顆恒星就會被遮住。

所有這些都意味著，一旦一顆超巨星在自己周圍形成了一層厚厚的物質(zhì)，它很可能在幾年內(nèi)成為超新星。因此，如果你碰巧在宇宙中旅行，遇到了這種確切的情況，請考慮自我預警。

BY:Paul Sutter

FY:jane

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