这颗极其诡异的爆炸恒星可能像僵尸一样

它一直在爆炸。

科学传播糟糕的一个普遍存在的原则是使用“困惑”(baffled)这个词。尤其是在英国,科学家们常常被称为“boffins”(学者、专家)。专家对新发现感到困惑听起来太吸引人了,简直是为标题量身定做的,对吧?但科学家们看到这样的说法会非常恼火,因为这个领域很少真的会感到“困惑”。科学并非一成不变的事实,不能被推翻;它是一种探究方法,通过这种方法我们不断增加理解。当发现可能预示着重大范式转变时,这些发现往往会引起争议;它们常常至少会让人感到些许惊讶,因为我们还有很多未知。但请抓紧了,因为这次是真的令人困惑——而且是最好的那种困惑。

在最近《自然》(Nature)杂志上发表的一项研究中,天文学家们描述了一个不同寻常且史无前例的案例:一颗恒星就是不死。

它看起来像超新星——恒星的爆炸性死亡,也像超新星一样表现。但,嗯,它就是不停地像超新星一样表现,不停地表现。科学家们也不知道为什么。

“当我看到论文的草稿时,简直惊呆了,”论文作者、卡内基科学研究所的 Nick Konidaris 告诉《Gizmodo》。每个父母都认为自己的孩子很棒,所以听到研究人员这样谈论他们自己撰写的论文并不奇怪。但其他专家也同意。

“我不知道,也不认为其他人知道,到底发生了什么,”加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家 Stanford Woosley(他没有参与这项研究)告诉《Space.com》。“但它确实发生了,这就需要解释。”

超新星应该是什么样的?

“到目前为止,所有观测到的超新星都被认为是恒星的最终爆炸,”作者们在他们的研究开篇写道。爆炸部分仍然是真实的,但这些新发现让“最终”这个词受到了新的审视。但在我们解释这次宇宙爆炸有什么古怪之处之前,这里先回顾一下更普通的超新星。

所有寻常的迹象都表明,天体 iPTF14hls(真是个好记的名字,不是吗?)是一颗II型超新星。这些超新星发生在**巨大**的恒星死亡时。驱动它们的核聚变耗尽了燃料,而开始填充其核心的重元素就待在那里——恒星无法通过聚变铁以上的元素来获取能量。最终,核心坍塌,这最终导致恒星的外层在大爆炸中炸开。这些外层气体进入太空——有时甚至形成金这样的重元素,这得益于爆炸本身的巨大能量——在那里它们播下了未来恒星和行星的种子。残留下来的核心则会根据其质量,变成一颗中子星或一颗黑洞

这次爆炸发生得很快——在几秒钟内,就像大多数爆炸一样——而残留的光在几个月内就会变暗

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iPTF14hls 在两年内亮度曾至少亮起并又暗下去五次。这种行为在之前的超新星中从未见过,后者通常会保持亮度约 100 天,然后逐渐消失。LCO/S. WILKINSON

这次有什么奇怪的?

和许多事情一样,这归结于地点和时间。

首先,iPTF14hls 出现在 1954 年拍摄的图像中,那里的景象**几乎可以肯定**看起来像一颗超新星。研究人员表示,他们几乎可以肯定这不是巧合;鉴于我们对超新星稀有程度的了解(但我们现在到底还了解什么呢???),如此近距离的邻居在这么短的时间内爆炸是不太可能的。研究作者告诉《华盛顿邮报》,发现如此近距离的两个事件本身就是一个天文学上的首次,所以如此不寻常的观测恰好涉及一颗行为如此奇怪的恒星,这似乎非常可疑。

这就引出了 iPTF14hls 奇怪之处的第二部分,以及让许多人称其为“僵尸”恒星的怪癖:其爆炸的光芒持续了将近两年。这比正常时间长了大约六倍,单凭这一点就已经足够引人注目了。但在此期间,光芒并非只是持续变暗;它剧烈且不规则地变化。这表明 iPTF14hls 在整个过程中都在周期性地重新爆炸。

将这两个事实结合起来,人们很容易想象这颗不同寻常的恒星在 1954 年的爆发中幸存下来,然后在 2014 年重新开始。事实证明,已经有一个理论可以解释这一点:脉冲双不稳定性模型。该理论认为,一颗质量非常大的恒星(至少是我们太阳质量的 100 倍)实际上可以在真正死亡之前爆炸几次。恒星真正大结局前的闪光基本上只是它在“吹散蒸汽”,变得不稳定,但还没有真正发生超新星爆炸。

“根据这个理论,这可能是由于一颗恒星质量和温度极高,在其核心产生了反物质,”合著者、加州大学伯克利分校的 Daniel Kasen 告诉《BBC》。“这会导致恒星变得剧烈不稳定,并在数年的时间里经历反复的明亮喷发。”

这将是该理论的第一个真实世界范例,并且研究作者指出,它与他们收集的数据并不完全匹配——这只是他们最好的猜测。说实话,他们有点……困惑。

“目前,这颗超新星为天文学家提供了最大的惊喜,”加州大学圣克鲁兹分校的 Stanford Woosley 在《自然》杂志上发表的一篇关于这项研究的评论文章中写道。“一些他们不理解的东西。”

有可能 iPTF14hls 与理论模型并不完全吻合,是因为模型有点错误,但也有可能这些科学家观测到了全新的东西。该天体看起来像一颗相当普通的超新星(除了其奇怪的时间跨度),这可能表明它并不是一个非常不寻常的现象。我们对超新星的工作原理了解不够,无法确定这是否真的算一个罕见的事件。要了解这一点——以及 iPTF14hls 是否在此次最近拍摄到的光芒爆发后仍然存在并持续爆炸——科学家们只能继续仰望星空。

 

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Rachel Feltman

特约编辑

Rachel Feltman 是《流行科学》的特约编辑。她主持并监督热门播客“我这周学到的最奇怪的事情”,并帮助充实杂志的数字版内容。她住在泽西城,与她同样高挑的丈夫和同样年长的猫一起生活。


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