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天文學家首次對一顆紅超巨星到達其生命盡頭爆炸成為超新星的過程進行實時成像
發(fā)布時間：2025-12-09 03:58:57 來源：骨軟筋酥網 作者：探索
天文學家首次對一顆紅超巨星到達其生命盡頭爆炸成為超新星的過程進行實時成像
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：一個天文學家小組首次對一顆紅超巨星到達其生命盡頭的過程進行了實時成像。他們看著這顆恒星最后爆炸成為一顆超新星。學家新星行實像他們的首次時成觀察結果與之前對紅超巨星在爆炸前的行為的思考相矛盾。
一個天文學家小組通過夏威夷的對顆到達的過兩個天文臺的“眼睛”觀察了這一戲劇性事件的發(fā)生：位于毛伊島哈雷阿卡拉的Pan-STARRS和位于夏威夷島茂納克亞的W.M.凱克天文臺。他們的紅超觀測是年輕超新星實驗（YSE）瞬態(tài)調查的一部分。他們在超新星引爆前的巨星最后130天里觀察了這個名為SN 2020tlf的超新星爆炸。
介紹這一發(fā)現的其生論文發(fā)表在《天體物理學雜志》上，主要作者是命盡加州大學伯克利分校的國家科學基金會研究生研究人員Wynn Jacobson-Galan。
Jacobson-Galán在一份新聞稿中說：“這是炸成我們對大質量恒星在死亡前一刻所做事情的理解上的一個突破。直接探測到紅超巨星的為超超新星前活動，以前從未在普通的程進II型超新星中觀察到。我們第一次觀看了一顆紅超巨星的天文頭爆爆炸！”
這一發(fā)現可以追溯到2020年的學家新星行實像夏天。當時，首次時成這顆恒星經歷了一次亮度的對顆到達的過急劇上升。Pan-STARRS探測到了這一增亮，當秋天到來時，這顆恒星爆炸了，成為SN 2020tlf。這顆超新星是一顆II型超新星，一顆巨大的恒星經歷了快速坍縮，然后爆炸。
研究小組利用凱克天文臺的低分辨率成像光譜儀（LRIS）捕捉到了這顆超新星的第一個光譜。LRIS的數據顯示，當這顆恒星爆炸時，它周圍有環(huán)狀物質。這些物質很可能是Pan-STARRS在該星爆炸前的夏天看到的噴射物。
高級作者、加州大學伯克利分校天文學副教授Raffaella Margutti說：“Keck在提供一顆大質量恒星過渡到超新星爆炸的直接證據方面發(fā)揮了作用。這就像在看一顆滴答作響的定時炸彈。我們從來沒有證實過在一顆垂死的紅超巨星中發(fā)生如此劇烈的活動，我們看到它產生了如此明亮的發(fā)射，然后坍塌和燃燒，直到現在。”
爆炸之后，研究小組轉向其他Keck儀器繼續(xù)觀察。來自深部成像和多目標光譜儀（DEIMOS）和近紅外埃切萊特光譜儀（NIRES）的數據顯示，這顆恒星的質量是太陽的10倍以上。這顆恒星位于大約1.2億光年外的NGC 5731星系中。
該研究小組的觀察導致了對II型超新星及其原生星的一些新認識。在這些觀測之前，沒有人見過紅超巨星顯示出如此尖銳的亮度，并在爆炸前經歷了如此強大的噴發(fā)。它們在最后的日子里要平靜得多，仿佛“接受了自己的命運”。
紅超巨星在核心坍縮前會噴射出物質。但是這種物質噴出的時間尺度要比SN 2020tlf長得多。這顆超新星在坍縮前的130天內發(fā)射了環(huán)星物質（CSM），這讓它成為了一個謎。這顆恒星爆炸前的明亮閃光與噴出的CSM有一定的關系，但研究小組并不確定它們是如何相互作用的。
這顆恒星在崩塌前的顯著變化令人費解。該恒星在爆炸前發(fā)出的強大光爆表明，在其內部結構中發(fā)生了一些未知的事情。不管這些變化是什么，它們導致了在恒星坍縮和爆炸前的巨大氣體噴出。
在他們的論文中，作者們討論了可能導致氣體噴出的原因。一種可能性是波浪驅動的質量損失，它發(fā)生在恒星演化的后期階段。他們寫道：“......在自爆前的最后幾年，氧氣或氖氣燃燒激發(fā)的引力波可以使能量注入恒星外層，導致膨脹的包層或爆發(fā)性質量損失事件的發(fā)生。但是目前的波浪驅動模型并不符合原生星噴射氣體的情況。它們與原生星最后130天的半徑一致，但與發(fā)光體的爆發(fā)不一致。”
在他們論文的結論中，作者簡明扼要地總結了事情：“考慮到從星云光譜中得出的恒星質量范圍，增強的質量損失和前體發(fā)射很可能是深深扎根于恒星內部的不穩(wěn)定性的結果，很可能與最后的核燃燒階段有關。在氖/氧燃燒階段產生的引力波或恒星最后130天的硅閃光所產生的能量沉積，可能將恒星物質噴射出來，然后在爆炸前的通量和早期超新星光譜中檢測到。”
如果有一顆超新星有這樣的表現，那么肯定還有更多。該小組的發(fā)現意味著像年輕超新星實驗瞬態(tài)調查這樣的調查現在有了一種方法，可以在未來找到更多的超新星。如果調查發(fā)現更多的恒星噴射出像這樣的物質，那么他們就知道要密切關注它，看看它是否會坍縮和爆炸。
Jacobson-Galán說：“我最興奮的是這次發(fā)現所揭開的所有新的‘未知數’。探測更多像SN 2020tlf這樣的事件將極大地影響我們如何定義恒星演化的最后幾個月，使觀察家和理論家聯合起來，尋求解決大質量恒星如何度過其生命的最后時刻的奧秘。”
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