發現「矮新星」超級爆發，亮度突增1600倍，溫度激增到11700度！

2020-10-18 博科園

美國宇航局克卜勒太空望遠鏡旨在通過尋找行星穿過恆星前面時，發生變暗的恆星來發現系外行星。幸運的是，同樣的設計使克卜勒太空望遠鏡成為發現其他天文瞬變的理想選擇，這些瞬變會隨著時間的推移而變亮或變暗。一項對克卜勒太空望遠鏡檔案數據的新搜索，發現了一次不同尋常的超級爆發，它來自一顆以前未知的矮新星恆星系統。在不到24小時裡，矮新星亮度突增達1600倍，然後慢慢消弱消失。

正在研究的矮新星恆星系統由一顆白矮星和一顆褐矮星組成，其質量大約是白矮星的十分之一。白矮星是一顆老化類太陽恆星的殘餘核心，在地球體積大小的球體中，含了大約相當於太陽質量的物質。褐矮星是一種質量在10到80倍木星之間的天體，因為它太小了，無法進行核聚變。這顆褐矮星每83分鐘繞著這顆白矮星轉一圈，距離只有25萬英裡(約40萬公裡)，大約是從地球到月球的距離。

它們的距離如此之近，以至於白矮星的強大引力，將棕矮星的物質剝離，像吸血鬼一樣吸走了它的精華。剝離的物質在向白矮星旋轉時形成一個圓盤（稱為吸積盤）輸入。當這個矮新星恆星系統經歷了一次超級爆發，亮度增加了1000倍以上時：克卜勒太空望遠鏡正在朝著正確的方向尋找，這是完全有可能的。事實上，克卜勒太空望遠鏡是唯一可以見證這一過程的儀器，因為從當時的地球來看，該系統離太陽太近了。

克卜勒太空望遠鏡的觀測節奏很快，每30分鐘採集一次數據，這對於捕捉到爆發的每一個細節至關重要。這一事件一直隱藏在克卜勒太空望遠鏡的觀測數據檔案中，直到由馬裡蘭州巴爾的摩的空間望遠鏡科學研究所(STScI)和澳大利亞坎培拉的澳大利亞國立大學瑞安·裡登-哈珀領導的一個團隊確認為止。哈珀表示，從某種意義上說，我們是偶然發現這個系統的，我們並不是專門在尋找這樣的超級爆發，而是是在尋找任何形式的瞬變。

克卜勒太空望遠鏡捕捉到了整個事件，觀察到亮度緩慢上升，然後迅速增強。雖然理論上預測到了突然的亮度變化，但緩慢開始的原因仍然是一個謎。吸積盤物理的標準理論不能預測這種現象，隨後在另外兩次矮新星超爆發中觀察到了這種現象。這些矮新星系統已經被研究了幾十年，所以發現新的東西相當棘手，看到各處都有吸積盤（從新形成的恆星到超大質量黑洞）所以了解它們很重要。理論認為，當吸積盤達到臨界點時，就會觸發一次超爆發。

當它積累物質時，它的大小不斷增大，直到外緣與繞軌道運行的棕矮星發生引力共振。這可能會引發熱不穩定，導致磁碟過熱。事實上，觀測顯示，圓盤的溫度從正常狀態下的大約5000-10000°F（2700-5300°C）上升到超爆發高峰期的17000-21000°F（9700-11700°C）。這種類型的矮新星系統相對罕見，已知僅有約100顆。一個單獨的系統可能會在兩次爆發之間持續數年或數十年，這使得在行動中捕捉到一個系統是一個挑戰。

這個天體的探測，為探測隱藏在克卜勒數據中更罕見的事件帶來了希望。研究團隊計劃繼續挖掘克卜勒數據，以及來自另一個系外行星獵人：凌日系外行星調查衛星苔絲號（TESS）任務的數據，以尋找其他瞬變。克卜勒/K2和苔絲號對這些動態恆星系統的持續觀測，將讓天文學家能夠研究爆發的最初幾個小時，這是地面天文臺幾乎不可能到達的時域，其研究發現發表在《皇家天文學會月刊》上。

博科園｜研究/來自：歐洲航天局/哈勃信息中心

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2923

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