發(fā)現(xiàn)“矮新星”超級爆發(fā)，亮度突增1600倍，溫度激增到11700度！

美國宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡旨在通過尋找行星穿過恒星前面時(shí)，發(fā)生變暗的恒星來發(fā)現(xiàn)系外行星。幸運(yùn)的是，同樣的設(shè)計(jì)使開普勒太空望遠(yuǎn)鏡成為發(fā)現(xiàn)其他天文瞬變的理想選擇，這些瞬變會(huì)隨著時(shí)間的推移而變亮或變暗。一項(xiàng)對開普勒太空望遠(yuǎn)鏡檔案數(shù)據(jù)的新搜索，發(fā)現(xiàn)了一次不同尋常的超級爆發(fā)，它來自一顆以前未知的矮新星恒星系統(tǒng)。在不到24小時(shí)里，矮新星亮度突增達(dá)1600倍，然后慢慢消弱消失。

正在研究的矮新星恒星系統(tǒng)由一顆白矮星和一顆褐矮星組成，其質(zhì)量大約是白矮星的十分之一。白矮星是一顆老化類太陽恒星的殘余核心，在地球體積大小的球體中，含了大約相當(dāng)于太陽質(zhì)量的物質(zhì)。褐矮星是一種質(zhì)量在10到80倍木星之間的天體，因?yàn)樗×?，無法進(jìn)行核聚變。這顆褐矮星每83分鐘繞著這顆白矮星轉(zhuǎn)一圈，距離只有25萬英里(約40萬公里)，大約是從地球到月球的距離。

它們的距離如此之近，以至于白矮星的強(qiáng)大引力，將棕矮星的物質(zhì)剝離，像吸血鬼一樣吸走了它的精華。剝離的物質(zhì)在向白矮星旋轉(zhuǎn)時(shí)形成一個(gè)圓盤（稱為吸積盤）輸入。當(dāng)這個(gè)矮新星恒星系統(tǒng)經(jīng)歷了一次超級爆發(fā)，亮度增加了1000倍以上時(shí)：開普勒太空望遠(yuǎn)鏡正在朝著正確的方向?qū)ふ遥@是完全有可能的。事實(shí)上，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡是唯一可以見證這一過程的儀器，因?yàn)閺漠?dāng)時(shí)的地球來看，該系統(tǒng)離太陽太近了。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測節(jié)奏很快，每30分鐘采集一次數(shù)據(jù)，這對于捕捉到爆發(fā)的每一個(gè)細(xì)節(jié)至關(guān)重要。這一事件一直隱藏在開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)檔案中，直到由馬里蘭州巴爾的摩的空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所(STScI)和澳大利亞堪培拉的澳大利亞國立大學(xué)瑞安·里登-哈珀領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)確認(rèn)為止。哈珀表示，從某種意義上說，我們是偶然發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)的，我們并不是專門在尋找這樣的超級爆發(fā)，而是是在尋找任何形式的瞬變。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到了整個(gè)事件，觀察到亮度緩慢上升，然后迅速增強(qiáng)。雖然理論上預(yù)測到了突然的亮度變化，但緩慢開始的原因仍然是一個(gè)謎。吸積盤物理的標(biāo)準(zhǔn)理論不能預(yù)測這種現(xiàn)象，隨后在另外兩次矮新星超爆發(fā)中觀察到了這種現(xiàn)象。這些矮新星系統(tǒng)已經(jīng)被研究了幾十年，所以發(fā)現(xiàn)新的東西相當(dāng)棘手，看到各處都有吸積盤（從新形成的恒星到超大質(zhì)量黑洞）所以了解它們很重要。理論認(rèn)為，當(dāng)吸積盤達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)觸發(fā)一次超爆發(fā)。

當(dāng)它積累物質(zhì)時(shí)，它的大小不斷增大，直到外緣與繞軌道運(yùn)行的棕矮星發(fā)生引力共振。這可能會(huì)引發(fā)熱不穩(wěn)定，導(dǎo)致磁盤過熱。事實(shí)上，觀測顯示，圓盤的溫度從正常狀態(tài)下的大約5000-10000°F（2700-5300°C）上升到超爆發(fā)高峰期的17000-21000°F（9700-11700°C）。這種類型的矮新星系統(tǒng)相對罕見，已知僅有約100顆。一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)可能會(huì)在兩次爆發(fā)之間持續(xù)數(shù)年或數(shù)十年，這使得在行動(dòng)中捕捉到一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

這個(gè)天體的探測，為探測隱藏在開普勒數(shù)據(jù)中更罕見的事件帶來了希望。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)挖掘開普勒數(shù)據(jù)，以及來自另一個(gè)系外行星獵人：凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星苔絲號（TESS）任務(wù)的數(shù)據(jù)，以尋找其他瞬變。開普勒/K2和苔絲號對這些動(dòng)態(tài)恒星系統(tǒng)的持續(xù)觀測，將讓天文學(xué)家能夠研究爆發(fā)的最初幾個(gè)小時(shí)，這是地面天文臺幾乎不可能到達(dá)的時(shí)域，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。

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博科園｜研究/來自：歐洲航天局/哈勃信息中心

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2923

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