钱德拉找到“超新星冒名者”恒星AT 2016blu反复爆发的源头

利用美国国家航空航天局(NASA)钱德拉X射线天文台的天文学家终于发现,是什么引发了巨星 AT 2016blu 反复爆发的谜团:这颗恒星多年来一直在假装像超新星一样爆炸,却从未被摧毁。答案是一个隐藏的伴星——一颗黑洞或中子星,每隔113天就从这颗恒星身上夺取物质。

一颗每年“死亡”数次的恒星

这颗名为 AT 2016blu 的恒星位于螺旋星系 NGC 4559 中,距离地球约3000万光年,质量估计至少为太阳的33倍。它是一颗高光度蓝变星,这类炽热的大质量恒星以亮度大幅变化而闻名。就 AT 2016blu 而言,其亮度峰值极为剧烈,酷似超新星爆发——但有一个关键区别:与超新星不同,这颗恒星并没有被摧毁。因此,天文学家称它为“超新星冒名者”。

2012年至2026年间,天文学家至少记录到该恒星27次光学爆发,大约每113天一次。领导这项研究的弗吉尼亚大学天文学家莫吉甘·阿加汗卢(Mojgan Aghakhanloo)说:“15年来,天文学家一直在观察这颗恒星有规律地变得非常明亮,然后再次变暗。在我们能够在恰当的时机获得钱德拉的数据之前,我们一直无法弄清是什么导致了这一切。”

X射线陷阱

为了弄清爆发的成因,研究团队需要恰好在爆发期间观测这颗恒星的X射线数据。钱德拉之所以被选中,是因为它是唯一一台视力足够敏锐、能够把 AT 2016blu 与附近另一个明亮X射线源区分开来的X射线望远镜。

当光学观测显示2026年初将出现一次爆发时,钱德拉于2026年3月在“目标机会”计划下被触发。数据显示,AT 2016blu 在X射线波段的亮度至少是2001年和2002年钱德拉存档数据(爆发开始之前)的100倍。这是这类爆发恒星首次被X射线探测到,也是首次发现这类天体拥有黑洞或中子星伴星。

一个隐藏的伴星

根据周一(9日)发表于《天体物理学杂志》的研究,最合理的解释是:AT 2016blu 沿着一条椭圆形轨道绕一颗致密天体运行。每隔113天,当两者最接近时,伴星会捕获恒星抛出的物质。这些物质以接近光速的速度绕伴星运行,变得极其炽热,在X射线波段发出强烈的光,并加热周围的致密气体,使其在可见光波段发光——从而产生观测到的爆发。

研究人员目前仍无法确定伴星是恒星级黑洞还是中子星:观测结果与两种假说都相符,其身份仍未确定。同样来自弗吉尼亚大学的合著者努里娅·托雷斯-阿尔瓦(Núria Torres-Albà)说:“这颗恒星的行为起初令人困惑,因为它总表现得像一颗超新星,但显然不是,因为它每年大约三次从这些爆发中幸存下来。”

为什么这很重要

AT 2016blu 在X射线波段足够明亮,可被归类为极亮X射线源候选体,这是一类罕见且至今仍不太为人所理解的天体。新的观测表明,极亮X射线源与 AT 2016blu 这类剧烈的恒星爆发之间可能存在联系,尤其是因为许多极亮X射线源的X射线亮度会发生大幅变化。

Geekiki 此前还报道过另一颗极端中子星:PSR J2053+6905,每秒旋转近600次。

这一发现还有助于研究那些在爆发为超新星之前亮度发生变化的恒星:天文学家推测,这类行为大多是由大质量恒星绕致密天体或其他大质量恒星运行的系统造成的。

为了收集光学数据,研究团队使用了卡茨曼自动成像望远镜、拉斯昆布雷斯天文台全球超新星项目,以及美国变星观测者协会的观测数据,其中包括30多位监测该恒星亮度的业余天文学家。

图片来源:X射线:NASA/CXC/弗吉尼亚大学/M. Aghakhanloo 等;光学:SDSS;图像处理:NASA/CXC/SAO/P. Edmonds,来自 Wikimedia Commons。图片展示了钱德拉X射线观测到的恒星 AT 2016blu 及其宿主星系 NGC 4559 的 SDSS 光学图像。

来源

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作者:Muse