那顆星星，突然消失了

2020-07-06 原理
那顆星星，突然消失了


一顆恆星突然消失了。


這一奇怪的事件發生在一個距離我們約7500萬光年之遠的星系中，它是一個缺乏金屬的矮星系PHL 293B。而消失的，是一顆溫度很高、閃耀著水晶藍光的大質量恆星，它發出的光芒的亮度超出太陽的250多萬倍。


天文學家對這顆恆星的研究已經進行了近20年之久，許多不同的天文學家團隊都在觀測這顆正處於演化的後期階段的恆星。然而，在去年的某一天，它神秘地消失了——天文學家突然再也無法觀測到它。


這是一顆距離我們太過遙遠的恆星，因此天文學家並不能使用天文望遠鏡對它進行直接觀測，而是需要尋找這類散發藍色光芒的恆星在所在星系的光中留下的獨特痕跡。來自愛爾蘭都柏林聖三一學院的天文學家在反覆核對了觀測數據後，確認了這些痕跡確實已經全部消失。他們將研究結果發表在了最近的《皇家天文學會月刊》上。


論文的第一作者是都柏林聖三一學院的博士生Andrew Allan，他曾猜想，這會不會是因為地球大氣導致的？據他介紹，在觀測這個遙遠星系的那天，天氣並不是太好。而用於觀測的望遠鏡是被安置在智利北部一座山上的甚大望遠鏡（VLT），這是位於帕瑞納天文臺的一個大型光學望遠鏡，有可能會受到天氣的幹擾。因此他們決定在幾個月後在該天文臺上用另一臺不同儀器進行另一輪觀測。然而這次，他們仍然沒有發現這顆恆星的蹤跡。


那顆星星，突然消失了


雖然宇宙中充滿了各種撲朔迷離的超出我們想像的事件，但恆星像如此這般消失得無影無蹤，仍是不應該發生的。通常，恆星會在被稱為超新星爆炸的過程中結束生命，留下一個新形成的黑洞；然而觀測結果中卻並沒有發現超新星存在的證據。


對於這樣的結果，研究人員感到非常驚喜。他們提出了兩種可能的解釋：一種是認為這可能表明，這是一顆本就變暗了的恆星，且與此同時還被部分塵埃雲遮蔽了暗淡的星光；第二種可能則是，這顆恆星可能跳過了超新星過程，直接坍縮成了一個黑洞。


第二種可能顯然更令天文學家激動。因為如果真的是這樣，那這就是首次直接發現的一顆可以不經過爆炸就坍縮成黑洞的恆星。此前，天文學家已經從理論上推測出恆星或許能以這種情況消失，並且幾乎從觀測上捕捉到了這種情況。


那是在2009年，一組天體物理學家在一個星系中發現了一顆變亮的恆星，這表明這顆恆星可能很快就會爆炸。在幾個月的時間裡，這顆恆星發出的光的亮度是太陽光的100萬倍。但到了2015年，這顆恆星卻突然消失了，即使用最強大的空間望遠鏡，也無法尋得它的蹤跡。於是研究人員認為，它可能在沒有經歷最後的超新星爆炸的情況下，直接變成了一個黑洞。


Allan與論文的其他作者也希望這正是發生在新研究中的情況，但他們還不能完全確定是否真的如此。因為他們並不能明確地證明這顆恆星是真的消失了。


那顆星星，突然消失了


另一種解釋與這類恆星本身的性質有關。這些明亮的藍色恆星是一類非常「情緒化」的不穩定恆星，它們的亮度很容易發生戲劇性的變化。


在意識到這顆恆星好像已經消失之後，研究人員就查閱了觀測檔案中的數據。基於數據和模型，他們認為，這顆恆星也有可能在經過一段特別明亮的時期之後變得暗淡了；而在這種情況下，如果一團宇宙塵埃雲恰好在幾乎同一時間移到了恆星的正前方，擋住了它本就已經暗淡的光芒，就會導致恆星完全消失於我們的視野中。


除此之外，在由另一組科學家完成的對這一星系的研究中，他們還提出了另一種截然不同的解釋，即這顆不管消失與否的恆星在本質上——根本不是一顆恆星。他們認為，多年來望遠鏡一直在觀測的，並非來自一顆恆星的星光，而是來自一顆長壽的超新星的光與周圍宇宙物質的相互作用產生的光。從地球上看，這些遙遠的相互作用被誤認為是恆星的明暗轉變。這顆超新星的第一次耀發本可在20世紀90年代中期就由天文望遠鏡觀測到，然而當時並沒有人對這個星系進行觀測，因而錯過了這一畫面。


那顆星星，突然消失了


目前，這顆消失的恆星將繼續留在恆星的未解之謎列表上。而另一顆恆星則有著幾乎剛好相反的問題。2017年，《自然》雜誌上刊登了一項研究，它表示天文學家觀測到了一顆反覆爆炸的恆星，而不是像大多數恆星那樣，在經歷了一次輻射爆炸之後就消失在黑暗中。研究人員至今仍不確定到底發生了什麼：大質量恆星不可能在超新星爆發後存活下來；同樣，它們也不應該像這次這樣悄無聲息地消失在黑暗中。


若要解開這些謎團，還有待天文學家獲取更多更直接的觀測數據。很快，天文學家將部署哈勃太空望遠鏡來研究這類事件。而歐洲南方天文臺的特大望遠鏡（ELT）也計劃於2025年投入運行，屆時，將有望直接觀測到這些遙遠星系中的恆星，幫助進一步解開這些藏在遙遠太空中的謎題。


參考來源：

https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/07/disappearing-star-supernova-galaxy/613699/

https://phys.org/news/2020-06-cosmic-mystery-large-telescope-captures.html

https://doi.org/10.1093/mnras/staa1629

https://lco.global/news/las-cumbres-astronomers-discover-a-star-that-would-not-die/


封面圖來源：ESO/L. Calçada

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