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黑洞生于红超巨星

时间:2022-02-21 百科知识 版权反馈
【摘要】:超新星非常明亮,足以让宇宙另一端的我们在地球上对其进行观察和研究。当某些红超巨星的核心发生坍缩时,它们直接形成了黑洞,吞噬分崩离析的星体,而并没有成为超新星。“恒星的星光可能会发生变化,”科哈内克说,“但死亡对于恒星来说是永恒的。”
黑洞生于红超巨星_极简宇宙新知

撰文|李·比林斯(Lee Billings)

翻译|沈添怿


研究人员认为,当某些红超巨星的核心发生坍缩时,它们直接形成了黑洞,而并没有成为超新星


在侦探故事《银斑驹》(Silver Blaze,又译为《白额闪电》或《银色马》)中,大侦探福尔摩斯(Holmes)留意到了一些本该发生却没有发生的事情——看门狗在半夜时分并没有吠叫,从而破解了一桩谋杀案。同样,天文学家也正试图通过寻找没有发生爆炸的恒星,来破解宇宙学谜题——黑洞的诞生。

比太阳的质量大许多倍的恒星,通常以超新星的形式结束它的一生——质量巨大的内核发生坍缩,触发剧烈的爆炸。超新星非常明亮,足以让宇宙另一端的我们在地球上对其进行观察和研究。现代天文学家虽然还没有在我们的银河系观察到超新星,但在临近星系观测到了前身星,由此证实曾经发生过几十次超新星爆炸。然而奇怪的是,虽然质量更大的恒星也应以超新星的形式终结,但迄今为止观测到的超新星却没有质量超过太阳17倍的。

理论物理学家猜测,黑洞或许可以解释这一现象。当某些红超巨星的核心发生坍缩时,它们直接形成了黑洞,吞噬分崩离析的星体,而并没有成为超新星。从远处看,消失的恒星可能正宣告着一个黑洞的诞生。

“我们称之为‘失败超新星’,”美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的天体物理学家斯坦·伍斯利(Stan Woosley)在电脑上模拟过这一过程,他说,“第一眼看到的是红超巨星,再一眼却不见了,简直出神入化。”

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2008年,克里斯托弗·科哈内克(Christopher Kochanek)和美国俄亥俄州立大学的同事提出了一个寻找这些消失恒星的方法。大多数针对超新星的研究都把重点放在寻找明亮的闪光上,与此相反,科哈内克提出,监控大约30个相邻的星系,在恒星突然消失的位置,寻找可疑的暗区。

2015年,根据位于美国亚利桑那州的“大型双筒望远镜”的观测,科哈内克与两位同事吉尔·盖克(Jill Gerke)、克日什托夫·施塔内克(Krzysztof Stanek)确信,他们已经找到一颗“失败超新星”——NGC 6946星系中的一颗红超巨星发生了短暂的爆发,随后便在眨眼间不见了。

到2016年,天文学家或许已经两次见证了黑洞的诞生。2015年7月,英国剑桥大学的托马斯·雷诺兹(Thomas Reynolds)、摩根·弗雷泽(Morgan Fraser)和杰勒德·吉尔摩(Gerard Gilmore)宣称,在哈勃空间望远镜观测NGC 3021星系的存档中,发现另一颗红超巨星在星团中蜕变为了黑色。这两个团队的研究成果均刊登于《皇家天文学会月刊》。

当然,这两个案例可能还有其他平淡无奇的解释:恒星的亮度可能存在变化,会产生巨大的波动,恒星也有可能迁移到了尘埃背后。接下来,这两个研究团队计划利用空间望远镜进行更深入的观测,以为恒星蜕变为黑洞这种说法找到更多证据。

对他们来说,最好的景致就是视野之内空空如也。“恒星的星光可能会发生变化,”科哈内克说,“但死亡对于恒星来说是永恒的。”弗雷泽表示:“如果恒星重新出现了,那么很明显,它们并没有发生爆炸,对于‘失败超新星’的寻找也将重新上路或就此停止。”

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