發(fā)現(xiàn)奇異瞬變體，以超過光速55%的速度，噴射出10%的太陽質(zhì)量

天文學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)一個新的天文瞬變，在射電波長上，它比神秘的前身更快、更重、更亮。天文學(xué)家在距離地球5億光年的一個小星系中，觀測到了一次明亮的爆發(fā)，由西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組確定：這是有史以來用射電和X射線波長捕捉到的第三次快速藍(lán)色光學(xué)瞬變(FBOT)。作為一個高亮度的宇宙爆炸家族，藍(lán)色光學(xué)瞬變有著令天文學(xué)家驚訝的記錄，其快速、能量和強大的能量爆發(fā)令人驚訝。

顧名思義，瞬變的消退速度幾乎和出現(xiàn)速度一樣快，也許最著名的藍(lán)色光學(xué)瞬變是AT2018COW，這是一個罕見的事件，似乎是黑洞或中子星的誕生。但新發(fā)現(xiàn)的藍(lán)色光學(xué)瞬變，名為CRTS-CSS161010J045834-081803或簡稱CSS161010，與其物質(zhì)外流的絕對速度和質(zhì)量流失程度相比，已經(jīng)大大黯然失色。事實上，CSS161010產(chǎn)生了自然界中一些最快的外流，以超過光速55%的速度發(fā)射氣體和粒子。

它令人難以置信的物質(zhì)快速流出，也是有記錄以來同類中質(zhì)量最多。研究的第一作者、西北大學(xué)的Deanne Coppejans說：這是意想不到的，我們知道有高能爆炸，可以幾乎近光速噴射物質(zhì)，特別是伽馬射線爆發(fā)，但它們只發(fā)射少量的質(zhì)量，大約是太陽質(zhì)量的百萬分之一。CSS161010以超過光速一半的速度，發(fā)射了太陽質(zhì)量1%到10%，所以該證據(jù)表明這是一種新的瞬變。這項研究的資深作者、西北大學(xué)Raffaella Margutti說：

我們知道自然界中是什么導(dǎo)致了最快的外流，只有兩種方法可以產(chǎn)生它們：伽馬射線爆發(fā)使一顆大質(zhì)量恒星坍塌，或者兩顆中子星合并。通過這項研究，引入了第三種方式可以發(fā)射這些流出。外面有一種新的“野獸”，它能夠產(chǎn)生同樣的能量現(xiàn)象，其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。Margutti是西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院物理學(xué)和天文學(xué)助理教授，也是Ciera(天體物理學(xué)跨學(xué)科探索和研究中心)的成員。

奇異的超新星爆炸

藍(lán)色光學(xué)瞬變（FBOT）是一種最初在光學(xué)波長上探測到的宇宙爆炸，熱到發(fā)出藍(lán)色光芒，藍(lán)色光學(xué)瞬變在幾天內(nèi)達(dá)到峰值亮度，然后迅速衰減，比標(biāo)準(zhǔn)超新星上升和衰減快得多。盡管天文學(xué)家早在2014年就認(rèn)識到藍(lán)色光學(xué)瞬變，但天文學(xué)家認(rèn)為這些奇怪的異常現(xiàn)象在夜空中存在的時間要長得多。這些可能已經(jīng)在天文記錄檔案里很長時間了，但沒有意識到它們有什么不同。

天文學(xué)家在其他星系中看到了無法解釋的現(xiàn)象，但無法獲得光學(xué)波長以外的信息，所以研究人員無法進一步研究它們，只能稱它們?yōu)椤娈惖某滦潜ā?。研究團隊結(jié)合了多個天文臺，以收集對這些神秘爆炸的更多洞察。2016年，卡特琳娜實時瞬變探測和全天自動超新星探測(ASAS-SN)的研究人員，獨立發(fā)現(xiàn)了具有光學(xué)波長的CSS161010。然后，ASAS-SN的一個團隊找到了本研究的研究團隊，利用他們在X射線和無線電波方面的專業(yè)知識進行仔細(xì)研究。

因為西北大學(xué)可以遠(yuǎn)程訪問凱克天文臺，那里有美國最大的光學(xué)和紅外望遠(yuǎn)鏡，所以能夠直接觀察到這一現(xiàn)象。光學(xué)波長可以告訴我們粒子在爆炸中的移動速度比較緩慢，但‘緩慢移動’仍然達(dá)到每秒1萬公里。如果想看到更快的粒子，那么必須使用X射線和無線電波，然后可以把它們放在一起，看到更完整的畫面雖然天體物理學(xué)家得出結(jié)論：CSS161010絕對是一個藍(lán)色光學(xué)瞬變，但可能永遠(yuǎn)不會知道它真實、潛在的本質(zhì)。

它只是簡單地燃燒起來，然后很快就消失了，盡管如此，天文學(xué)家還是有一個猜測。研究認(rèn)為這是一種非常罕見的恒星爆炸，雖然可能性較小，但CSS161010可能是一顆被中等大小黑洞吞噬的恒星。AT2018COW和CSS161010在能夠加速這些物質(zhì)外流的速度上有很大不同，但它們確實有一個共同點：內(nèi)部存在黑洞或中子星，這就是關(guān)鍵因素。

博科園｜研究/來自：西北大學(xué)

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

研究論文DOI: 10.3847/2041-8213/ab8cc7

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)