天文学家发现一颗会制造“反物质”的超新星,理应早已绝迹

星空天文 2017-11-12 11:41:26 阅读:

天文学家发现一颗会制造“反物质”的超新星,理应早已绝迹

艺术家笔下描绘的超新星气体尘埃壳。NASA / ESA / STSCI / G. Bacon

大质量恒星把自己炸成碎片意味着这颗恒星就此死掉了,所以超新星爆发在恒星的一生中最多只发生一次。天文学家观测了数以千计的超新星,没有例外。

但是今年的怪事特别多。最近,以美国加州圣巴巴拉大学Iair Arcavi为首的一批天文学家发现,一颗超新星在过去60年中,爆发了至少两次。

这颗死不了的恒星名叫iPTF14hls,位于大熊座。它所在的星系和地球的距离大约是5亿光年。iPTF14hls最早被天文学家注意到是在2014年的9月份。

天文学家发现一颗会制造“反物质”的超新星,理应早已绝迹

两年间,iPTF14hls反复增亮了至少五次。正常情况下,超新星大约100天后就会逐渐变暗。黄色的是iPTF14hls超新星600天光度变化曲线。线条中断是因为这段时间它的位置在太阳身后。蓝色曲线是普通超新星的光度变化曲线。LCO / S. Wilkinson

最初的光谱分析结果显示这是一颗普通的II-P型超新星。这类超新星的亮度消退周期大约是100天,但iPTF14hls却与众不同。2014年的爆发过后它逐渐变暗,但几个月后它又神秘地变亮了。在随后的三年中,它的亮度起伏了至少有五次之多。

天文学家意识到这是一颗不同寻常的超新星,于是开始搜索历史记录,结果令人大吃一惊。1954年,在iPTF14hls今天所在的位置上,就曾经出现过一颗超新星。这颗超新星在60年前已经爆发过了,照理说它60年前就已经死了,但不知为何,今天它又死了一次。

天文学家尚不能确定是什么原因导致iPTF14hls爆发了两次。但理论上存在一种可能,即iPTF14hls是一颗“脉冲不稳定对超新星(pulsation pair instability supernova)”。

天文学家发现一颗会制造“反物质”的超新星,理应早已绝迹

在帕洛玛天文台1954年拍摄的照片中(左),iPTF14hls今天所在的位置有一个亮点。而在1993年拍摄的照片中(右),这个亮点消失了。POSS / DSS / LCO / S. Wilkinson

理论上,某些质量特别巨大的恒星会在其内核处制造反物质(原子核和高能伽马射线相互作用,会产生电子和正电子)。这会导致恒星极端不稳定,并在几年中反复增亮。iPTF14hls在首次爆发之前的质量至少是太阳的50倍。

但是理论上这种爆发只存在于宇宙演化的早期阶段,今天已经绝迹。在现代宇宙中发现这样一颗超新星,就如同今天发现一只活恐龙一样稀奇(iPTF14hls距离我们5亿光年,意味着它所处的时代并不太早)。即便我们发现了这样一只恐龙,也要怀疑这究竟是不是一只真的恐龙。

iPTF14hls究竟为何“死”了两次,依然是一个谜。

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