一个重大的宇宙之谜在2019年被揭开
当时欧洲天文学家目睹了,一颗比太阳还要亮250万倍的大恒星,这颗他们观测了几十年的大恒星,突然消失得无影无踪。
科学家们感到困惑,不知道这颗恒星是塌进了一个黑洞,还是发生了其他更奇怪的事情。
消失的恒星位于一个矮星系,距离大约7500万光年远。
水瓶座矮星系是宇宙中最常见的星系类型,很难被探测到,由于它们的亮度低、质量小而且体积小,只有几十亿颗恒星,质量是银河系的一小部分。
矮星系的一个例子是大麦哲伦星云,距离地球大约16万光年,它的质量大约是银河系的十分之一,其恒星的数量也只有银河系的百分之十。
天文学家使用欧洲南方天文台的超大望远镜VLT,一直在观察一个遥远的矮星系——金门矮星系。
他们在早期的矮星系观测中,目睹了这种大恒星的消失,恒星的特征是存在的。
但当团队在2019年8月,将欧洲南方天文台的超大望远镜,光学望远镜全部转向该星系时,这种消失是惊人的。
都柏林三一学院的博士生安德鲁·艾伦说:“如果这样一颗巨大的恒星,在没有产生明亮超新星爆炸的情况下消失,这是非常罕见的。”
该星系距离太远,天文学家无法观测到它的单个恒星,但他们可以探测到一些恒星的特征。
然而,尽管如此遥远,金门矮星系实际上被认为在局部宇宙中,所以这在某种程度上是一个奇怪事件的特写。
这颗正在消失的恒星被称为发光的蓝色变星,是一颗质量大且不稳定的恒星,在它的生命结束时大约比太阳亮250万倍,蓝变星的巨大爆发相当普遍,它们的亮度显著增加。
到目前为止,在宇宙中只有少数被证实,因此这一现象非常令人兴奋。
在2020年6月30日《皇家天文学会月刊》上发表的一篇新论文中,一个团队试图解决这颗消失的恒星的情况,该团队提出了许多可能的解释,来解释这一神秘的消失。
其中最有趣的是,这颗大质量恒星在没有经历超新星爆炸的情况下,迅速死亡并坍塌为黑洞。
科学家们说,这是史无前例的,但也不是不可能的。
安德鲁·艾伦在向媒体发表的一份声明中说,如果这是真的,这将是第一次直接探测到这样一颗巨型恒星,以这种方式结束生命,这是极其罕见的事件。
我们目前对大质量恒星死亡的了解表明,它们中的大多数,在生命消逝中爆发为巨大的超新星爆炸,这些爆炸很容易识别,因为它们将周围的天空,标记为电离气体和强大的辐射,在各个方向延伸了许多光年。
爆炸之后,致密的恒星物质的核心,可能会坍缩成一个黑洞或中子。
但失踪的巨型恒星没有留下这种辐射的痕迹,它只是消失了。
研究小组成员、都柏林三一学院的乔补充说,我们可能已经探测到局部宇宙中,最大的恒星之一正在慢慢进入黑暗。
如果没有强大的望远镜、独特的仪器设备和迅速获取能力,就不可能有这样的发现。
这个团队并不认为黑洞理论是唯一可能的解释。
另一个解释为什么恒星消失的理论是,它的巨大爆发可能导致明亮的蓝色变星,转变为一颗不那么明亮的恒星,这也可能是部分被尘埃掩盖。
研究小组通过回顾之前在2002年和2009年对明亮的蓝色变星的观察,进一步研究了失踪的恒星之谜。
他们发现,这颗恒星在这段时间内经历了一次强烈的爆发期,以比平常高得多的速度喷射出大量的恒星物质,这种来自变星的多次爆发,通常发生在恒星死亡时,使它们发出比平常更明亮的光芒。
研究小组认为,这次爆发可能在2011年之后的某个时间结束。
尽管这可以解释为什么这颗恒星,在他们早期的观察中显得如此明亮,它仍然不能解释发生了什么。
在爆发导致这颗恒星消失后,安德鲁·霍尔丹评论说,团队没有预料到发生了什么,当他们在2019年8月检查星系时,我们都惊喜地发现这颗恒星的特征,在我们第一次观察时并没有出现。
在2019年8月,科学家们通过甚大望远镜(VLT),这是欧洲南方天文台建造的,位于智利帕瑞纳天文台的大型光学望远镜,由4台相同的口径为8.2米的望远镜组成。
之前由于条件不完善,无法探测到恒星的信号。
当天,我们进行了观测,我们想要确保这个信号是真的不存在的,这次我们用这个非常大的望远镜来测量X射线。
很快发现这也指向了开始的消失,一种解释可能是恒星在爆发后变暗了很多,然后被一层厚厚的宇宙尘埃所掩盖。
如果这是真的发生了,那么这颗恒星可能会在未来的观测中再次出现。
但对于这颗消失的恒星来说,更令人兴奋的解释,不是它没有从爆发中恢复过来,而是在没有超新星的情况下,坍塌成一个黑洞。
考虑到这颗恒星在消失前的估计质量,它可能产生了一个质量为太阳85到120倍的黑洞。
但在没有可见超新星的情况下,这怎么可能发生呢?
天文学家称之为失败的超新星。
艾伦认为这可能解释了,正在消失的恒星发生了什么,这与目前的一些计算机模拟相一致,这些模拟预测一些恒星死亡后,不会产生明亮的超新星,这发生在一个巨大的黑洞形成的时候,它的旋转不是很快。
然而,坍缩成黑洞而不产生超新星,过去只在NGC6946星系中观察到一次。
一颗较小的大质量恒星,似乎在没有明亮超新星的情况下消失了。
佛罗里达大学的物理学家巴托说,我们对大质量恒星的生与死的知识严重缺乏。
考虑到它们的罕见和短暂的生命,目前的共识是,恒星不可能以质量大于太阳65倍的黑洞的形式结束它们的生命。
如果恒星的消失,确实是由于它坍缩成一个更重的黑洞,我们将不得不重新思考,我们对恒星如何生存和消亡的理解。
西班牙博士后研究员比阿特丽斯·拉乌尔认为,如果失败的超新星假说要得到证实,考虑到目前数据中,观察到的时间尺度非常短,我们将需要几十年的时间来寻找失踪的天体。
或许我们将再次看到那颗恒星的更多活动,如果他们的猜测是正确的,那么这颗恒星根本没有消失,仍然有可能它会再次明亮地发光。
但很明显,未来还需要做更多的工作,以确认这颗计划在2025年开始运行的神秘恒星的命运。
欧洲南方天文台超大型望远镜VLT,将能够在遥远的星系中分辨出像金门矮星系中那样的恒星,从而帮助解决像这样的宇宙之谜。
但这并不是第一次,一颗恒星消失得无影无踪。
2017年,当一颗距离地球2200万光年的红巨星突然消失,天文学家们震惊了。
那颗质量是太阳25倍的恒星,本应像恒星一样爆炸成一颗非常明亮的超新星,相反,它慢慢地消失了,留下了一个黑洞。
天文学家们用哈勃和斯皮策太空望远镜对准这颗恒星,想看看它是否还在那里,或者只是暗淡下来,同时也检查是否有从这个点发出的红外线辐射,因为那将是一个迹象,这颗恒星仍然存在,只是隐藏在尘埃云后面而已。
令人惊讶的是,所有的检测结果都是否定的,这颗恒星完全消失了。
研究最终得出结论,这颗恒星可能只是变成了一个黑洞。
目前对这一迷人现象的研究表明,这可能是我们宇宙中所有超大质量恒星的最终命运。