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暗淡遗迹揭露真相:恒星对撞,发生在345年前!

通过细致地分析狐狸座1670新星留下的暗淡遗迹,天文学家得出了这颗340多年前曾经肉眼可见的恒星爆发的真相——那是两颗恒星对撞在了一起,发生壮观爆炸的结果。图片来源:ESO / T. Kamiński.

阿塔卡马开创实验射电望远镜(APEX)所作的发现,揭示出欧洲天文学家在1670年看见的、出现在天空中的那颗亮星,并不是一颗新星,而是一场罕见得多、也剧烈得多的恒星碰撞事件。那颗亮星在第一次爆发的时候相当壮观,连肉眼都能够轻易看见,然而它留下的遗迹却极为暗淡,直到340多年以后的今天,我们仍然要使用最先进的毫米波望远镜,经过极其细致地分析之后,才能够最终破解这颗亮星的爆发之谜。

由德国马普学会射电天文学研究所(Max Planck Institute for Radio Astronomy)的科学家领导的团队,发现了种类惊人丰富的分子发出的辐射,为破解恒星爆发真相提供了宝贵的线索。

1670年,一颗新的星星突然出现在夜空中。那个时代最伟大的一些天文学家,包括赫维留(月面地形学之父)和卡西尼,都细致地记录了这一事件。赫维留把这颗星星描述为“Nova sub capite Cygni”,意思是出现在天鹅座头部下方的新星,不过现代天文学家都把它称为“狐狸座1670新星”(Nova Vul 1670)。这个天体位于现代星座狐狸座(Vulpecula)的疆域之内,刚刚超出天鹅座的边界。按照变星的命名规则,这颗“新星”有时又被称为“狐狸座CK”。历史上有明确记载的新星并不多见,于是它也引起了现代天文学家极大的兴趣。

这项新研究的第一作者托马什·卡明斯基(Tomasz Kamiński)解释说,“在很长一段时间里,人们都认为这个天体是一颗新星,但是研究得越多,它看起来就越不像一颗普通的新星——事实上,它跟其他所有类型的恒星爆发都不一样。”卡明斯基当时在德国马普学会射电天文学研究所任职,现在则在智利的欧洲南方天文台工作。

狐狸座1670新星首次出现时,肉眼轻易看见,在长达2年的时间里,它的亮度发生着剧烈变化。然后,它又消失和再现了两次,才最终彻底不见。尽管很好地记录下了这颗“新星”出现和消失的时间,但当时的天文学家缺乏必要的设备,无法破解这颗“新星”为什么会表现得如此古怪。

到了20世纪,天文学家开始了解到,大多数新星可以用密近双星中一颗白矮星上堆积的物质发生失控热核爆炸来解释。但是,狐狸座1670新星跟这一模型完全不符,成因仍然是谜。

即使有了威力越来越强大的望远镜,很长一段时间以来,天文学家也没有找到这起事件留下的任何遗迹。直到20世纪80年代,一个天文学家团队才发现了一个暗淡的星云,出现在怀疑是这颗“新星”当年出现过的位置周围。尽管这一发现为1670年爆发的这颗星星提供了一些让人特别感兴趣的线索,但那些天文学家无法给300多年前欧洲上空被人目击的这一事件的真相带来任何见解。

卡明斯基续写了这个故事。他说,“现在,我们在亚毫米波和射电波波段探测了这一区域。我们发现,这片遗迹被包裹在一团富含分子的寒冷气体之中,化学构成极其不同寻常。”他们的研究团队发现了CO、CN、HCN、HNC、NH3、SiO等分子,还发现了N2H+、HCO+之类的电离分子,甚至还找到了H2CO(甲醛)这样的有机分子。

除APEX射电望远镜以外,这个研究团队还利用亚毫米波射电望远镜阵(Submillimeter Array,SMA)和埃费尔斯贝格射电望远镜(Effelsberg radio telescope)发现了其中的化学成分,并测量了气体中不同同位素的比值。结合这些观测,他们对这一区域的物质构成有了极为细致的了解,从而能够评估这些物质可能来源于何处。

研究团队发现,这些寒冷物质的质量太大,不可能是新星爆发的产物。除此之外,研究团队在狐狸座1670新星周边测出的同位素比例,也跟新星爆发产生的同位素比例不同。可是,如果不是新星,那它是什么呢?

答案揭晓——这是两颗恒星之间发生的罕见而又壮观的一场碰撞,要比新星爆发更加明亮,却比超新星爆发暗一些,由此产生了一种被称为“红色暂现源”(red transient)的现象。这是一类极其罕见的事件,恒星与另外一颗恒星并合而发生爆炸,将核心物质抛入太空,最终只留下一个暗淡的遗迹,藏身在富含分子和尘埃的寒冷区域之中。这类最近才被天文学家认识到的恒星爆发事件,与狐狸座1670新星几乎完全吻合。

研究合作者、APEX射电望远镜首席研究员、马普学会射电天文学研究所的卡尔·门滕(Karl Menten)总结说,“这类发现是最有趣的:有些东西完全出乎你的预料!”

这些结果于3月23日在线发表在《自然》杂志上。(编辑:Steed

参考文献

  1. Nature (2015)| doi:10.1038/nature14257
The End

发布于2015-03-25, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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