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在一场宇宙恐怖秀中这颗僵尸恒星幸存一个超新星爆炸

2024-10-26 18:20阅读：

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在一场宇宙恐怖秀中这颗僵尸恒星幸存一个超新星爆炸
By Robert Lea
published 20 hours ago
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一颗不死白矮星的“坟墓”被一个宇宙葬礼花环标志。
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天文学家已经强烈的研究了一颗潜伏在超新星残骸中心的僵尸恒星。这样一个宇宙爆炸应该已经摧毁这颗不死的白矮星，但它却被用一个由碎片创造的“花”标记它的天墓。
现在天文学家已经将这一事件变成一部3D电影。
人类在1181年当一颗新星或“客星” 在它逐渐消失掉之前出现在仙后座六个月时变得首次晓知这颗恒星的垂死挣扎。这实际上使这颗现在被命名为SN 1181的超新星成为在望远镜发明之前观测到的少数超新星之一。2021年，业余天文学家达纳（Dana Patc
hick）追踪了SN 1181回到它的位于银河系内Pa 30星云中的位置，确定这颗超新星大约在1000年前爆发（大约在我们的祖先发现并记录它的200年前）。
在一场宇宙恐怖秀中这颗僵尸恒星幸存一个超新星爆炸
一幅显示一颗白矮星随它吃食一颗伴星开始来爆发的描画。(Image credit: Robert Lea (created with Canva))
最近由哈佛大学和史密森学会天体物理中心的提姆（Tim Cunningham）和奥地利科学技术研究所（ISTA）助理教授伊拉利亚（Ilaria Caiazzo）领导的一个团队已经进行了SN 1181的遗骸的详细研究。
伊拉利亚在一份声明中说，“我们的首次超新星遗迹的速度和空间结构的详细的3D特征告诉我们很多关于我们的祖先几个世纪前观察到的一个独特的宇宙事件的信息。但它也提出新的问题并为天文学家接下来要解决的问题带来新的挑战” 。
显然SN 1181不是你的典型的超新星，这是为什么它已经迷住了像伊拉利亚和提姆一样天文学家的。这是因为像这颗僵尸恒星一样的白矮星不应该已经幸存诞生了它们的宇宙恐怖秀。
当一颗恒星爆发的死而复生时
SN 1181超新星是一个叫“Ia型超新星” 的子类。这些超新星通常是如此均匀以致天文学家指它们为标准烛光，因为当测量天体距离时来用它们是可能的。需要明确的是这些不是当恒星耗尽核聚变所需的燃料并在它的自身引力影响下坍塌（留下黑洞或中子星）时标志恒星死亡的超新星。
相反，Ia型超新星始于一颗死恒星，一种从一个恒星伴侣贪婪地进食的恒星。这些宇宙食尸鬼是白矮星，太阳在大约60亿年后死亡时也将留下这种恒星尸体。然而太阳的白矮星阶段将标志着它的作为一个冷却和褪色的宇宙余烬和平的休息——其他白矮星可能看不到这样宁静。
就像克里斯托弗·李主演的哈默恐怖电影一样，在变成一顿饭之前总是有一些倒霉的从德古拉的胸膛打赌的旁观者。这是靠得太近的死星。
这是因为当这些未来的“供体恒星”在它们的红巨星阶段膨胀时（这最终终结在它们自己变成白矮星）它们填满超过一个侧面的叫“罗氏瓣”极限的8字形它们系统的一部分。这造成“罗氏叶溢出”，物质从这颗供体恒星流向白矮星，造成白矮星复生。
然而这种情况不能永远持续下去。就像李笔下的德古拉往往做的那样，这些白矮星最终变得有点太贪婪。


在一场宇宙恐怖秀中这颗僵尸恒星幸存一个超新星爆炸
一张图表显示一颗恒星如何膨胀来填充它的罗氏叶并将物质喂给一颗伴星。 (Image credit: winburne University of Technology)
随白矮星从它的宇宙伴星进食，它剥离的物质不能直接落到死恒星上，因为这些物质仍然有角动量。这意味着物质围绕白矮星形成一个叫吸积盘的涡旋扁平云，逐渐喂食它。然而尽管一个减慢的交付，这些被盗的恒星物质仍然堆积在白矮星的表面上，导致它变得不稳定。
这种情况以一场完全摧毁白矮星的热核爆炸告终。但这个宇宙恐怖故事并不总是有如此一个整齐的结局；有时一个续集即将发出。这是因为在罕见的机会中，白矮星在超新星中没有被完全摧毁。相反，它以一个破碎的残骸或“僵尸之星”活着

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由美国宇航局的钱德拉和XMM-Newton太空望远镜看到的SN 1181图像。 (Image credit: NASA, ESA, USAF, NSF; Processing: G. Ferrand (U. Manitoba), J. English (U. Manitoba), R. A. Fesen (Dartmouth), C. Treyturik (U. Manitoba); Text: G. Ferrand & J. English)
这些发生被称为“Iax型超新星”，天文学家认为它们可能只占Ia型超新星的5%。如您已经猜测的SN 1181是Iax型超新星的一个例子。
在Pa 30星云中的Iax型超新星已经留下这颗僵尸恒星成为银河系中最热的恒星体之一，有一个估计约为36万华氏度（20万摄氏度）的表面温度。相比之下太阳有一个约为10000华氏度（5500摄氏度）的表面温度。
此外这颗僵尸恒星以每小时3600万英里的恒星风猛烈的冲击掉它的母星云的其他部分。当在这里地球上测量时这大约快的是音速的45000倍或者是洛克希德·马丁F-16喷气式战斗机最高速度的25000倍（很明显这颗不死之星不是乔治·罗梅罗电影中看到的漫游的传统缓慢僵尸之一）。
这种猛烈的性质使这颗破碎的白矮星成为一个研究这些罕见超新星的理想候选者，而这正是提姆、伊拉利亚及其同事着手做的。
美从恐怖浮现
为进行这项调查，该团队转向由凯克宇宙之网成像器（KCWI）收集的数据。这是一台位于夏威夷最高峰莫纳克亚火山山顶附近海拔13000英尺（4000米）的光谱仪，位于凯克天文台。

凯克宇宙之网成像器能够探测到从“宇宙之网”发放的宇宙的最微弱的光源，宇宙中最大的结构在那里物质用“道路”来成块到达，形成星系和星系团。
该仪器的灵敏度能从它创建的每个像素收集光谱，允许团队来构建SN 1181的一个3D模型并可视化它的残骸的运动。这让该团队制作了一部这颗超新星碎片的“电影”。在之前的研究中SN 1181已经出现为一场静态的“焰火表演”
结果是一幅令人惊叹的动态图像，类似于被以难以置信的速度竞速跑出的物质细丝创造的一个宇宙蒲公英浮现的花瓣。然而令人难以置信的是研究小组还发现自发射了这些细丝的爆炸以来这些细丝已经没有减速。
提姆在一份声明中说，“自爆炸以来甩出的物质已经没有减速下来或加速起来，因此从测量的速度回看进时间中允许我们来将爆炸精确定在1181年” 。
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尽管这些结果的令人难以置信性质，但SN 1181的研究还不太可能拉到结束。3D建模已经留下了一些仍然需要被回答的问题。例如研究小组发现除了蒲公英形状的细丝和它们的弹道扩张外，超新星的整体形状不是被预期的。
提姆、伊拉利亚和同事证明了被超新星抛掉并在细丝中密封的物质是奇怪的不对称的。这种不平衡的几何形状可能源于原始爆炸本身，提示它被不对称的处理。此外，像弹片一样细丝出现有一个锋利的内边缘，揭示僵尸恒星周围的一个内部空隙。
就像我们对食尸鬼故事喜爱一样，科学家们的对SN 1181和它的不死的占据物迷恋似乎设定持续进入未来很长一段时间。
该团队的研究于周四（10月24日）发表在The Astrophysical Journal Letters上。
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