20年內5次超新星爆發!這個星系厲害了

2020-12-05 解仁江

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原作：MATT WILLIAMS

翻譯：馬玥

校譯：牧夫天文校對組

編排：黃卓爾

後臺：庫特莉亞芙卡、李子琦

原文連結：

https://www.universetoday.com/144303/this-galaxy-has-been-home-to-5-supernovae-in-the-last-20-years/

「

相比於安靜逝去，有些恆星更喜歡用爆炸的形式來個華麗謝幕——這就是我們熟知的「超新星」。當恆星耗盡燃料、經歷引力坍縮時，恆星的外層會被巨大的爆炸吹飛，從數十億光年之外都能看到。NASA自幾十年前就開始對銀河系之外的星系進行監測，並發現了大量的超新星現象。在過去的20年中，哈勃空間望遠鏡一直在監視NGC5468——一個位於室女座、距我們約1億3000萬光年的中間旋渦星系。這20年間，NGC5468共經歷了5次超新星爆發。並且，由於這個星系和我們之間的相對位置是垂直的，天文學家得以細緻入微地觀察它和它的超新星們。

某些情況下，恆星會在消耗掉所有的氫和氦燃料後走向他們生命的盡頭，並形成超新星。這類超新星被稱為「II型超新星」。根據質量的不同，恆星的遺骸會形成中子星或是黑洞。而在其他大多數情況下，恆星會成為超新星是因為它們吸走了其雙星伴侶的物質，這就是「I型超新星」。此時，雙星系統中的一方已經邁過超新星階段，形成白矮星或黑洞；當其伴星按主序膨脹為紅巨星時，白矮星或黑洞的引力就開始吸積紅巨星表面的物質，並把紅巨星逐漸拽成「盤子」形狀。隨著時間流逝，白矮星/黑洞從紅巨星那裡吸走的物質越來越多，直至無法承受，在核心引發一場逃逸核聚變，形成超新星。無論是哪種超新星，其爆發達到的亮度都可與整個星系的亮度相匹敵。

藝術家繪製的II型超新星印象圖。

圖源：ESO

在過去20年對NGC5468的監測中，上述兩類超新星爆發都曾被觀測到。這五次超新星爆發分別被編號為SN1999cp、SN2002cr、SN2002ed、SN2005P, 以及SN2018dfg。

對其他星系超新星爆發的觀測指向了幾個重要問題：銀河系的恆星演變為超新星的頻率是多少？什麼因素會影響星系中恆星變為超新星的概率？可以說，至少在現有的觀測水平下，銀河系並沒有經歷太多的超新星爆發。事實上，人類上次目擊超新星爆發已經是400多年前的事情了！

Ia型超新星。白矮星從它的紅巨星伴星那裡不斷吸積物質，直至達到錢德拉塞卡極限並發生爆炸。

圖源：NASA/CXC/M. Weiss

其中一個目擊者就是著名的天文學家約翰·克卜勒。1604年10月9日，他在自己位於布拉格的天文臺觀測到了一個明亮的天體，之後就不知疲倦地對其進行跟蹤觀測，直到它兩年後消失為止。他的觀察記錄載於1606年出版的《蛇夫座足部的新星》（De Stella nova in pede Serpentarii）中。

之後，這顆超新星被命名為「克卜勒超新星」，並成為了伽利略日心說模型的有力論據。同時，它也是銀河系中目前為止最後一顆可被肉眼觀測到的超新星。在它之後，和我們距離最近的超新星就是1987年觀測到的SN1987A了。

SN1987A是一顆II型超新星，位於距地球約20萬光年的矮星系——大麥哲倫雲。這裡有個問題需要澄清一下，因為上述介紹可能會給人「留下銀河系的超新星一定比其他遙遠星系的容易觀測」的印象。但這是錯的。

這和天文學家難以測定銀河系的實際大小和密度是一個道理。簡單點說，我們是「當局者迷」——我們自己就在銀河系裡面呢！由於地球自身就位於銀河系恆星盤中，觀測銀河系恆星盤其他眾多恆星實際上是十分困難的。

NASA錢德拉X射線天文臺觀測到的克卜勒超新星殘骸。

圖源：NASA/CXC/NCSU/M.Burkey

那些亮度更高、距太陽系更近的恆星，會遮蔽那些較為黯淡且距離較遠的恆星。同時，銀河系中心的膨脹結構使得我們無法觀測到銀河系另一端的情況。因此，對銀河系進行精確的測定和觀察就更加困難了。

幸運的是，2006年，一支由馬克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）領導的、專攻天體物理學的國際研究團隊利用歐洲空間局Integral satellite的數據，測算了超新星爆發的頻率。基於分析，他們斷定銀河系平均每50年會發生一次大質量恆星爆發。

換句話說，NGC 5468用20年就辦到了銀河系250年才能辦到的事情（也就是銀河系的12.5倍）。這讓人不免相形見絀。好在，科學家已經大概知道銀河系的下一次超新星爆發會發生在哪裡了——距地球約8000光年的一個三合星系統。

這個三合星系統的官方名稱是2XMM J160050.7-514245，別名則是「阿匹卜」（Apep，古埃及蛇神）。「阿匹卜」是個快速旋轉的沃爾夫-拉葉星（包括一顆主星和兩顆伴星，被大團風車狀塵埃包圍），一旦開始引力坍縮，就可能會產生持續時間較長的伽馬射線暴。

在未來的數十萬年內，「阿匹卜」將演化為超新星，那將會是紀念性的事件。不只是因為他將成為銀河系第一個可觀測的伽馬射線暴，更因為它的持續時間很長，足以讓天文學家對其進行研究。希望人類或者別的什麼物種到時候能為此慶賀吧。

一如既往，對其他星系的觀測能夠幫助我們加深對銀河系的了解——在我們能踏出銀河系、從外部觀測它之前。

責任編輯：馬玥

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

持有玻璃梅森罐子的人的剪影

攝影師：Rakicevic Nenad

轉載自Pexels素材網站

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