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  一项新的天文学研究显示很多老年恒星正被自身的自转速度“劫持”着,它们保持极高的转速,而一旦速度开始减慢,它们就会爆炸,灰飞烟灭,成为一颗耀眼的超新星。而在我们生活的银河系中,这样的定时炸弹的数量可能多达数千颗

  北京时间9月9日消息,读者或许看过好莱坞大片《生死时速》,里面的暴徒在一辆大巴上安装了炸弹,一旦大巴车的时速降低到50英里以下,炸弹就会爆炸。这种情景或许只不过是影片为了突出惊险效果而设计的,但是在我们生活的银河系中,这样的事情却在真实的上演着。

  一项新的天文学研究显示很多老年恒星正被自身的自转速度“劫持”着,它们保持极高的转速,而一旦速度开始减慢,它们就会爆炸,灰飞烟灭,成为一颗耀眼的超新星。而在我们生活的银河系中,这样的定时炸弹的数量可能多达数千颗。

  来自哈佛·史密松天体物理中心(CfA)的天体物理学家罗西尼·蒂·斯蒂法诺(Rosanne Di Stefano)说:“我们暂时还没有在银河系中找到这样的‘定时炸弹’,但是本次研究显示我们之前一直在错误的方向上搜寻。现在我们有了新的理论来指导我们对超新星的观测行为了。”斯蒂法诺和同事们研究的这种超新星是Ia型超新星。它是老年的超高密度白矮星失去稳定平衡时发生的剧烈爆炸现象。

  在天文学上,白矮星是指已经终止核聚变反应之后的老年恒星。其质量一般可以达到1.4个太阳质量左右,再高的质量值将导致白矮星在巨大重力下崩溃,这一数值上限就是著名的钱德拉塞卡极限。这是印度天体物理学家钱德拉塞卡在年仅20岁时做出的一项重要发现。任何越过这一质量极限的白矮星,其内部电子简并压都将无法对抗强大的重力而进一步收缩,并引发新的核聚变燃烧,瞬间释放的巨大能量将把星体撕裂。

  恒星有两种方式可以越过钱德拉塞卡极限并导致Ia型超新星的爆发:或者从其它邻近的伴星身上夺取气体物质,或者两颗白矮星互相合并。大多数天文学家会倾向于第一种情景,因为这样的情况发生的可能性似乎更高一些。但是如果果真是第一种可能性在起作用,那么我们应当能观察到一些证据来证明这一点,但是事实是,在大部分情况下我们都缺乏相关的证据。

  打个比方来说,如果果真是一颗白矮星窃取了其它恒星表面的气体而使自身质量值超越钱德拉塞卡极限而引发超新星爆发,那么我们就应当能在爆炸现场附近探测到少量的氢气或氦气残余。因为除了白矮星吸收的一部分气体,应当还有气体剩余,并且爆炸之后也应当有气体残留。但事实是我们并没有找到这样的残留。天文学家也尝试过搜寻理论中应当存在的,白矮星从其身上窃取气体物质的伴星,也是一无所获。

  现在斯蒂法诺和同事们提出了一个全新的理论来尝试解决这一难题。她们指出,白矮星的高速自转或许可以解释这一切。当白矮星从周遭空间获取物质后质量增加,但是它同时也获得了这些物质所携带的角动量,这些角动量加速了白矮星的旋转。如果白矮星的转速达到一定的程度,其产生的巨大离心力将帮助星体克服因质量增加而变得更加强大的重力作用,使它得以越过钱德拉塞卡极限而不至于立即爆炸,从而成为一颗特殊的,质量大于钱德拉塞卡极限的“超重白矮星”。

  而一旦吸积作用终止,白矮星不再能获得新鲜的角动量,于是其自转速度开始减慢。最终,自转提供的离心力不再能帮助星体对抗强大的重力,于是Ia型超新星爆发便发生了。

  斯蒂法诺说:“我们的工作是全新的,因为我们首次提出了白矮星的自转速度对于其命运起着关键性的作用。因此尽管非常困难,但是天文学家们在进行计算时,仍然必须将因吸积作用导致的角动量增加考虑在内。”

  这种自转速度变化导致的吸积-爆发时间延迟最长可以达到十亿年。这一时间间隔足以让其伴星演化成另一颗白矮星,并让其周遭的任何剩余气体物质挥发散失殆尽。这就解释了为何在爆发的超新星周围找不到气体物质来源伴星,也没有爆发之后剩余的气体物质。

  在我们生活的银河系中,科学家们估计大约每1000年会发生3次Ia型超新星爆发。假设一颗典型的“超重白矮星”需要数百万年来减速到无法对抗其重力收缩的程度并爆炸,那么计算的结果就将显示在地球周围数千光年的范围内存在着数十颗临近爆炸状态的“超重白矮星”。而整个银河系中,这一数量则估计会有上千。

  除此之外,由于体积极小,这些星体将难以被探测到。不过不用担心,新一代的先进巡天设备,如夏威夷大学-全景观测望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)和大型巡天望远镜(LSST)的投入使用将使我们可以捕捉到这些隐秘目标的信号。

  论文合著者,荷兰内梅亨大学的拉斯姆斯·沃斯(Rasmus Voss)表示:“我们目前还尚未能在银河系中找到任何质量超过钱德拉塞卡极限的白矮星,但是我们很希望有朝一日能够发现它们的踪迹。”

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channelId 1 1 老年恒星自转速度被“劫持”爆炸成超新星 1 读者或许看过好莱坞大片《生死时速》,里面的暴徒在一辆大巴上安装了炸弹,一旦大巴车的时速降低到50英里以下,炸弹就会爆炸