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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。 但是在这之后，恒星不可能继续活着。 近日，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。 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。 但这个解释存在局限性，iPTF14hls产生的能量远远高于理论预测。 阿卡维说，看过这一研究发现的所有科学家都感到难以置信。“到现在，即使论文得以发表，我们仍然没有任何理论或模型能够充分解释这些观测结果，”他说。 阿卡维还说，对于一篇未就如此重大难题给出具体答案的论文，他们经过了一番游说才让《自然》杂志同意发表。但要真正解释iPTF14hls，世界各地的天文学家将需要查看这些数据，并提出一个全新的模型。阿卡维表示，一些人甚至可能在自己的档案数据中发现iPTF14hls的早期图像。 哈佛大学史密森天体物理天文台（SAO）的天文学家萨拉·萨达沃伊（Sarah Sadavoy）没有参与这项研究，她把经久不息的iPTF14hls称为一次“奇异事件”。 她说，该研究发现中最大的谜团是，研究人员在这场宇宙级爆发的现场发现了氢。 “氢常见于这些巨型恒星的最外层，因此它们应该会在第一次爆发时就消失殆尽，”萨拉说，“这个特别事件的能级跟这种类型大多数超新星爆发相当，所以它仍然保有氢是讲不通的。” 这颗恒星的死亡无休无止不过，这些宇宙谜团虽然叫人心生沮丧，但却是一件好事。 “对于巨型恒星的爆发机制以及相关的元素生成，还有很多东西是我们仍然不了解的，”麻省理工学院（MIT）专门研究恒星的天体物理学家安娜·弗莱贝尔（Anna Frebel）说，“发现这个天体似乎带来了更多令人费解的‘问题’，因为它是我们此前从未见过的，但正是这种挑战帮助天文学家更深入地了解了恒星的死亡。” 阿卡维表示，这一发现将迫使天文学家重新审视他们此前观测到的超新星。“每当有人报告观测到此类超新星，我们就必须再去查看一遍，看看它属不属于这种奇异类型，”他说，“我们不知道之前已经错过了多少。” 一些研究人员把iPTF14hls背后的恒星称为“僵尸”恒星，即一颗在宇宙中发光的不死之星。
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發表於 2017-11-26 10:21:17
狗仔卡
