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阿卡维|天文学家发现“僵尸”恒星，它的死亡无休无止


北京联盟_本文原题：天文学家发现“僵尸”恒星 ， 它的死亡无休无止
巨型恒星比太阳大得多 ， 它们的死亡过程通常是这样的：在闪耀了亿万年之后 ， 恒星的氢元素开始耗尽 。 没有了这些燃料 ， 恒星再也无力维持使其发光的核聚变 。 它的核心开始坍缩 ， 温度升高 ， 产生越来越重的元素 ， 直到主要剩下铁元素 。 这时候 ， 核心在一秒钟内就会崩溃 ， 在一场壮观的“灯光秀”（即超新星爆发）中把恒星物质抛射出去 ， 历经数月 ， 然后逐渐暗淡 。 死亡的恒星要么留下一颗致密的中子星 ， 要么形成一个吞噬一切光线的宇宙潜伏者：黑洞 。
【阿卡维|天文学家发现“僵尸”恒星，它的死亡无休无止】
阿卡维|天文学家发现“僵尸”恒星，它的死亡无休无止
本文插图

但是在这之后 ， 恒星不可能继续活着 。
周三 ， 一个国际天文学家团队宣布 ， 他们观测到一次始于2014年、持续逾600天的超新星爆发 ， 这是人类观测到的最长超新星爆发 。 超新星的光线通常只能持续100天 ， 超过130天就已经极为罕见了 。 天文学家翻找档案数据时从一张摄于1954年的照片中发现 ， 同一地点曾发生过另一次超新星爆发 。 研究人员表示 ， 两次爆发都源于同一颗恒星 ， 它以某种方式挺过了一次爆发 ， 并于60年后再次爆发 。
阿卡维|天文学家发现“僵尸”恒星，它的死亡无休无止
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美国宇航局三个太空望远镜观测到的超新星 。
2014年9月 ， 由加州理工学院（Caltech）运营的帕洛马瞬变工厂（PTF）观测到了最近一次的超新星爆发 ， 该工厂致力于发现新的天体 。 该爆发事件被命名为iPTF14hls ， 它被归入普通的Ⅱ型超新星 。 拉斯康布瑞天文台（LCO ， 这是一个由机器人望远镜组成的全球性网络）的天文学家曾在研究处于高峰期的超新星时查看过帕洛马的数据 ， 他们注意到了这一事件 ， 但在看到超新星光线开始变得暗淡后又转向他处 。 之后 ， 在2015年年初 ， 该天文台的天文学家艾尔·阿卡维（Iair Arcavi）让实习生安德鲁·王（Andrew Wong）重新梳理一遍整个数据集 。 王发现了一些不同寻常的事情：一度变得暗淡的iPTF14hls再次闪耀 。 他问阿卡维这是否正常 。
“我说 ， 绝对不正常 ， ”阿卡维说 ， “那太奇怪了 。 ”
毕竟 ， 超新星爆发是一锤子买卖 。 “超新星先是闪耀 ， 然后归于暗淡 ， ”他说 ， “它不应该再次闪耀 。 ”
“随着时间的推移 ， 它变得越来越神秘 。 ”
阿卡维原本以为 ， iPTF14hls更有可能是附近的一颗发光的恒星乱入到了超新星观测当中 。 他和同事决定对这个天体进行一些取证 ， 他们利用望远镜研究了它的光谱 ， 这些光谱可以揭示有关化学成分、物质速度、爆发时间以及其他重要特性的信息 。 结果显示 ， 那不是一颗健康的活恒星 ， 而是超新星 。 “我真的大吃一惊 ， ”阿卡维说 ， “我完全没想到会看到最典型的超新星光谱 ， 也就是那种最乏味的超新星爆发 。 ”
阿卡维调动拉斯康布瑞天文台的望远镜 ， 让它们不间断地观测这一神秘的爆发 。 每隔几天 ， 便有新的数据反馈过来 。 “随着时间的推移 ， 它变得越来越神秘 ， ”他说道 。 这个超新星的存在对天文学家已知的所有恒星死亡理论构成了挑战 。
在两年多的时间里 ， iPTF14hls的亮度随着时间的推移不断变化 ， 就好像它反复爆发了多次 。 它抛射出来的物质看上去一直维持着相同的速度 ， 并没有逐渐变慢 。 而且 ， 超新星爆发的温度也没有改变 。 关于恒星死亡的理论模型被一一排除 ， 它们都无法解释iPTF14hls的所有奇异特性 。 而从1954年照片中得到的发现进一步加深了研究人员的困惑 。
天文学家最终确定了一个理论模型 ， 它描述了“脉冲对不稳定性超新星”（pulsational-pair instability supernova）的可能存在 ， 这是前所未闻的天文事件 。 在这个模型中 ， 超大质量恒星（质量是太阳的100倍）的核心温度会变得极度炽热 ， 以至于能量被转化成物质和反物质 。 爆发随之而来 ， 把恒星外层物质抛射出去 ， 但核心完好无损 。 在核心最终崩溃之前 ， 可能出现更多次这样的爆发 ， 一直持续数十年时间 。


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