一位藝術(shù)家對(duì)在6月觀測(cè)到的神秘宇宙爆炸的假想圖。一開始科學(xué)家認(rèn)為這場(chǎng)爆炸是黑洞撕裂了一顆恒星不久后的景象，然而，新的數(shù)據(jù)顯示，天文學(xué)家可能已經(jīng)目擊了一個(gè)黑洞的誕生。圖片：美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心
對(duì)于許多天文學(xué)家來說，2018年將被銘記為“牛年( Year of the Cow)”——“Cow(牛)”是一場(chǎng)壯觀的恒星爆炸的綽號(hào)，這場(chǎng)爆炸讓他們忙活了好幾個(gè)月。
10月25日，兩組研究人員在提交給arXiv預(yù)印本服務(wù)器的論文中指出，這一不尋常的事件為我們了解恒星坍縮提供了前所未有的機(jī)會(huì)。
與典型超新星緩慢的發(fā)光過程相反，Cow在一夜之間變得異常明亮，這讓天文學(xué)家們感到困惑。英國(guó)貝爾法斯特女王大學(xué)的天文學(xué)家斯蒂芬·斯瑪特(Stephen Smartt)說：“它不知從哪兒冒出來的?！彼宫斕厥堑谝粋€(gè)發(fā)現(xiàn)爆炸的人，他根據(jù)字母順序?qū)⑺麨椤癈ow”。
伊利諾斯州埃文斯頓西北大學(xué)天體物理學(xué)家Raffaella Margutti主持了最新的兩篇論文研究，他補(bǔ)充說，這是那些研究恒星爆炸的人的“夢(mèng)想”。
“核心引擎”
通過獨(dú)立觀察，兩篇最新論文背后的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)得出了相同的結(jié)論：一個(gè)“核心引擎”一直在恒星的核心醞釀著這場(chǎng)爆炸，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，而支撐這個(gè)“引擎”的能量肯定來自一個(gè)處于吸積物質(zhì)過程中的新黑洞，或者是一個(gè)瘋狂旋轉(zhuǎn)的中子星。
當(dāng)大質(zhì)量恒星生命結(jié)束時(shí)，它們就會(huì)變成黑洞或者中子星。帕薩迪納加州理工學(xué)院(Caltech)的天文學(xué)家Mansi Kasliwal說，像Cow(準(zhǔn)確來說是AT2018cow)這樣的爆炸可以為這種星體的誕生提供最直接的證據(jù)?！拔艺J(rèn)為這種現(xiàn)象是在告訴我們應(yīng)該如何理解這種恒星大爆炸最極端的化身?！?/p>
加州大學(xué)圣巴巴拉分校的天體物理學(xué)家Iair Arcavi對(duì)最新結(jié)果的質(zhì)量以及這一事件的奇異性印象深刻。他說：“幾乎所有與這場(chǎng)爆炸有關(guān)的東西都是我們以前從未見過的?！盋ow被發(fā)現(xiàn)的故事開始于6月16日，當(dāng)時(shí)Smartt的一位同事向他通報(bào)發(fā)現(xiàn)了一顆明亮的恒星，但是在幾天前，那顆恒星的位置上還什么都沒有。
恒星的異常
起初，Smartt認(rèn)為這只是銀河系中一個(gè)不起眼的恒星耀斑。但后來，他意識(shí)到它和我們距離要比想象中的要遠(yuǎn)得多，爆炸發(fā)生在一個(gè)被稱為CGCG 137-068的星系中，它離我們大約有2億光年。
“那是星期天晚上11點(diǎn)，我對(duì)自己說，'我最好把這件事告訴大家’”。他通過天文學(xué)家電報(bào)發(fā)出了警報(bào)，天文學(xué)家電報(bào)是一項(xiàng)報(bào)告和評(píng)論瞬時(shí)天文觀測(cè)的服務(wù)。
緊接著的后續(xù)觀察證實(shí)了這個(gè)星體距離我們非常遙遠(yuǎn)，所以它必須非常明亮。(它的光芒必須非常明亮，才可以隔著這么遙遠(yuǎn)的距離仍然可以讓一些業(yè)余天文學(xué)家也能看到它。)
這不是一顆普通的超新星：相比于花費(fèi)幾周的時(shí)間，它的亮度在幾天內(nèi)就達(dá)到了峰值。英國(guó)利物浦約翰摩爾斯大學(xué)的天體物理學(xué)家丹尼爾·佩利(Daniel Perley)說：“每個(gè)人都放下了自己手頭的工作，并開始跟蹤觀察Cow?！迸謇退暮献髡呖刂屏死翣栺R島(位于西班牙加那利群島)上一個(gè)機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡，在一個(gè)半月的時(shí)間里，他們幾乎每天晚上都會(huì)觀測(cè)Cow。他們還使用了全球范圍內(nèi)的其他一些望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行觀察，這些望遠(yuǎn)鏡都屬于Kasliwal為這些后續(xù)研究而設(shè)計(jì)的一個(gè)望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)。
研究小組收集的證據(jù)(主要是光譜證據(jù))似乎指向一個(gè)結(jié)論：一個(gè)現(xiàn)有的黑洞將一顆恒星撕裂了開來。他們8月份在網(wǎng)上發(fā)布了這一觀察結(jié)果。但想要了解這場(chǎng)爆炸的來龍去脈，研究人員需要研究頻譜更廣的電磁能量，從無線電波到γ射線。
就在Smartt發(fā)現(xiàn)爆炸的幾天后，加州理工學(xué)院的另一位天文學(xué)家安娜·何(Anna Ho)迅速行動(dòng)，在無線電頻譜上觀察Cow。在恒星爆炸中，帶電粒子在強(qiáng)磁場(chǎng)中盤旋時(shí)會(huì)發(fā)射出無線電波，當(dāng)物質(zhì)擴(kuò)散時(shí)，它們的波長(zhǎng)就會(huì)延長(zhǎng)。
Ho意識(shí)到她可能遇到了一個(gè)難得的機(jī)會(huì)來觀察短波長(zhǎng)(只有1毫米或更短的波長(zhǎng))，但隨著物質(zhì)迅速擴(kuò)散，天文學(xué)家想要觀測(cè)短波的發(fā)射的話可能已經(jīng)為時(shí)已晚。
她的團(tuán)隊(duì)和其他人在6月份的早期觀察中確實(shí)發(fā)現(xiàn)了亞毫米波范圍內(nèi)的輻射，因此她向位于智利安第斯山脈的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)提出了緊急提議，在那里觀測(cè)時(shí)間的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。
古怪，非常古怪
在接下來的幾個(gè)星期里，Ho和她的合作者們觀察了這一事件演變過程中所產(chǎn)生的毫米排放量。他們的觀察顯示，物質(zhì)向外擴(kuò)散的速度達(dá)到了光速的十分之一。
但與普通超新星不同的是，這種短波長(zhǎng)的輻射持續(xù)了數(shù)周，這揭示了其核心引擎的存在——一個(gè)黑洞或旋轉(zhuǎn)的中子星?！拔覀兡軌蜃C明它與任何常規(guī)機(jī)制都不一樣，”Ho說。
與此同時(shí)，Margutti和她的同事利用了一項(xiàng)預(yù)先批準(zhǔn)的提議(Margutti曾提出用美國(guó)國(guó)家航空航天局的NuSTAR X射線望遠(yuǎn)鏡來觀察“瞬時(shí)”事件的提議)，以便快速觀察Cow。
通過NuSTAR和其他望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，研究小組得出結(jié)論，這一爆炸事件極不尋常。特別是x射線光譜顯示，這場(chǎng)爆炸是從內(nèi)部重新加熱的。這也指向了黑洞或中子星為這一爆炸提供動(dòng)力的結(jié)論，但現(xiàn)在下結(jié)論依然為時(shí)尚早?！拔覀円呀?jīng)實(shí)時(shí)看到了一個(gè)緊密星體的形成，”她說。
天體物理學(xué)家很難得有機(jī)會(huì)看到這種景觀，Margutti補(bǔ)充說，因?yàn)樵偌訜犭A段通常被早期爆炸噴射出的物質(zhì)所掩蓋。而“Cow的優(yōu)勢(shì)就在于它的核心引擎幾乎是一塵不染的?！盡argutti希望天文學(xué)家能再觀察到一些這樣的事件，從而使我們可以確定恒星爆炸后形成黑洞或中子星的條件。Margutti說：“游戲現(xiàn)在開始了。”
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