银河系附近一颗新星即将迎来剧变

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2017-10-12 星空天文
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有一种学问让人心生谦卑
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有史以来最亮的新星,或将在未来变成超新星。

去年出现在小麦哲伦云中的明亮新星(上)。下图箭头指出了它所在的位置。此为负片。光学引力透镜实验(OGLE)巡天


偶尔,天空中会出现一颗之前没有见过的恒星。凭直觉,我们习惯于它们当成新的恒星。但实际上并不是。这种平白无故出现的恒星,有些被叫做新星,有些被叫做超新星。究竟叫什么,和它们的亮度及产生机制有关。


新星爆发产生的能量少,亮度不及超新星。它们是已死恒星的回光返照。新星实际上是一种发生在双星间的奇特事件。超新星爆发产生的能量多,亮度高,通常比整个星系还亮。它们大多是大质量恒星临终内核塌陷引发的,但有些超新星(Ia型)的产生机制却也可能与新星有关。


在诱发新星的条件中,我们通常能够见到白矮星的身影。白矮星是类日恒星死后留下的残骸。与此同时,双星在宇宙中也很普遍。假如双星中有一颗变成了白矮星,而另一颗没有(或膨胀成了红巨星),再假如它们相隔不远,那么这对双星就有机会制造出一颗新星。


条件一旦被满足,新星的前身白矮星便会从它的伴星那里攫取物质。并把攫取过来的物质囤积在其表面。白矮星的质量因此越来越大。一旦物质足够多,就会触发短时的核聚变反应,释放出光和能量。一颗新星就这么出现了。

新星是多种多样的。有的会快速变亮,有的则是缓慢递增;有的会反复出现,而有的只是昙花一现。而且新星和超新星也不是没有关系。如果白矮星的质量足够大,那它就有可能因物质积累超过极限而发生坍缩,继而炸裂。


比如,2016年10月,天文学家在银河系的卫星系小麦哲伦云(星系)中发现了一颗新星(编号为SMCN 2016-10a)。这颗新星的亮度非常高,是有史以来人类在小麦哲伦云中发现的最亮新星,也是有史以来人类观测到的最亮新星之一。


新星的成因。新星产生的核聚变反应虽然会让它变亮,却不足以摧毁白矮星。但一旦白矮星质量超过钱德拉塞卡极限,那么从量变到质变,情况就会发生本质上的变化。Casey Reed / NASA


小麦哲伦云距离地球有大约20万光年,但距离却没有妨碍天文学家的研究。很重要的一个原因就是,这颗新星太亮了。而其如此明亮的原因,很可能与其前身白矮星的质量有关。


这颗新星的前身白矮星质量已经接近了钱德拉塞卡极限。


如果一颗白矮星的质量超过太阳的1.44倍,那么它就将无法承受自己的体重,坍缩成中子星,并在此过程中发生剧烈的爆炸,从新星上位为超新星(Ia型)。这条质量红线就是所谓的钱德拉塞卡极限。


也就是说,只要SMCN 2016-10a继续攫取物质,那么它未来很快就会爆发成超新星。


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