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NASA哈勃太空望遠鏡在意想不到的地方發現奇異爆炸

作者:cnBeta

由于 NASA 哈勃太空望遠鏡的鷹眼,宇宙中一個非常罕見、奇特的超亮光爆發變得更加奇特。這種現象被稱為"發光快速藍光瞬變體"(LFBOT),它在遠離任何星系的地方閃現,這在人們的意料之外。隻有哈勃才能确定它的位置。而結果卻讓天文學家們更加困惑。首先,他們不知道 LFBOTs 是什麼。哈勃的結果表明,他們排除了一些可能的理論,知道的就更少了。

NASA哈勃太空望遠鏡在意想不到的地方發現奇異爆炸

LFBOT 是宇宙中已知最亮的可見光事件之一--就像照相機閃光燈一樣突然爆炸。自2018年首次發現以來,隻發現了少數幾個--一個位于約2億光年外的事件,被昵稱為"奶牛"。目前,LFBOT 每年被探測到一次。

在首次探測到 LFBOT 之後,多台望遠鏡對其進行了從 X 射線到無線電波的電磁波譜觀測。這個短暫的事件被命名為 AT2023fhn,綽号"芬奇",它顯示了 LFBOT 的所有明顯特征。它閃耀着強烈的藍光,進化迅速,亮度達到峰值後又在幾天内消退,這與超新星不同,後者需要數周或數月的時間才能變暗。

但與之前看到的任何其他 LFBOT 都不同的是,哈勃發現芬奇位于兩個相鄰星系之間--距離附近的一個螺旋星系約 5 萬光年,距離一個較小的星系約 1.5 萬光年。

NASA哈勃太空望遠鏡在意想不到的地方發現奇異爆炸
NASA哈勃太空望遠鏡在意想不到的地方發現奇異爆炸

标題為"AT2023fhn HST WFC3/UVIS"的圖像帶有色鍵、比例尺和羅盤箭頭,顯示了天鵝絨般黑色太空背景下的三個星系。最大的是位于圖像中心的白色和藍色螺旋狀星系。兩個較小的星系是左側的白色斑塊。圖像頂部附近一個奇怪的白色斑點帶有紅色指針,是某個未知天體爆炸後發出的耀眼光芒,但與任何星系都沒有關聯。圖檔來源:NASA、ESA、STScI、Ashley Chrimes(ESA-ESTEC/拉德布魯德大學)

"哈勃觀測确實是至關重要的。它們讓我們意識到,與其他類似的天體相比,這個天體很不尋常,因為如果沒有哈勃資料,我們根本不會知道。"在即将出版的《英國皇家天文學會月刊》(MNRAS)上發表的哈勃論文中,報告這一發現的第一作者阿什利-克裡斯姆斯說。他也是歐洲航天局的研究員,曾就職于荷蘭奈梅亨的拉德布德大學。

雖然這些可怕的爆炸一直被認為是一種罕見的超新星類型,被稱為核心坍縮超新星,但按照恒星标準,變成超新星的巨大恒星壽命很短。是以,巨大的原生恒星在爆炸前沒有時間從它們的誕生地--新生恒星群--走得太遠。之前所有的 LFBOT 都是在恒星誕生正在進行的星系旋臂中發現的,但"芬奇"并不在任何星系中。

克萊姆斯說:"我們對LFBOT了解得越多,它們就越能給我們帶來驚喜。我們現在已經證明,LFBOT可能發生在距離最近的星系中心很遠的地方,而'芬奇'的位置并不符合我們對任何一種超新星的預期"。

茲威基瞬變設施(Zwicky Transient Facility)是一台超廣角地面相機,每兩天掃描一次整個北部天空,它于 2023 年 4 月 10 日首次提醒天文學家注意"芬奇"。發現它之後,研究人員就啟動了預先計劃好的觀測程式,這些程式一直處于待命狀态,随時準備迅速将注意力轉向任何潛在的 LFBOT 候選天體。

利用智利雙子座南望遠鏡進行的光譜測量發現,芬奇号的溫度高達華氏 3.6 萬度。雙子座望遠鏡還幫助确定了它與地球的距離,進而可以計算出它的光度。這些發現與其他天文台(包括美國國家航空航天局的錢德拉 X 射線天文台和美國國家科學基金會的地面超大陣列射電望遠鏡)的資料一起,證明了這次爆炸确實是一次低頻天體爆炸。

有一種理論認為,LFBOT 可能是恒星被中等品質黑洞(介于 100 到 1000 個太陽品質之間)吞噬的結果。美國宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的高分辨率和紅外線靈敏度最終可能被用來發現芬奇号是在兩個相鄰星系之一的外暈中的一個球狀星團内爆炸的。球狀星團是最有可能發現中等品質黑洞的地方。

為了解釋"芬奇"的不尋常位置,研究人員正在考慮這樣一種可能性,即它是兩顆中子星碰撞的結果,這兩顆中子星遠離它們的宿主星系,在數十億年的時間裡一直在互相螺旋運動。這種碰撞會産生千新星--一種比普通超新星威力大 1000 倍的爆炸。然而,一種非常推測性的理論認為,如果其中一顆中子星被高度磁化--即磁星--就會極大地進一步放大爆炸的威力,使其亮度達到普通超新星的100倍。

克裡斯姆斯說:"這一發現提出的問題比它回答的問題要多得多。我們還需要做更多的工作,才能在衆多可能的解釋中找出正确的解釋。"

由于天文瞬變現象可能在任何時間、任何地點出現,而且在天文學上相對短暫,是以研究人員需要依靠寬視場巡天觀測,持續監測天空中的大片區域來探測它們,并提醒哈勃等其他天文台進行後續觀測。

研究人員說,要想更好地了解這種現象,需要更多的樣本。即将投入使用的全天空巡天望遠鏡,如地面維拉-C-魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory),或許能夠探測到更多的現象,這取決于其背後的天體實體學。

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