當非常大的恆星到達生命終點時,它們會爆炸成超新星,將碳和鐵等元素散佈到太空中。當兩顆中子星(死亡恆星的緻密殘餘物)碰撞時,會發生另一種更罕見的爆炸。這一被稱為千新星的事件會產生更重的元素,例如金和鈾。這些材料是形成恆星、行星以及最終我們在周圍看到的一切的重要組成部分。

到目前為止,科學家只證實了一個明顯的千新星例子。這一名為 GW170817 的事件發生在 2017 年,當時兩顆中子星合併。這次碰撞發出了重力波和光,研究人員能夠透過多種方式觀察到它們。美國國家科學基金會的雷射干涉儀重力波天文台(LIGO)及其歐洲合作夥伴 Virgo 檢測到了重力波,而世界各地的望遠鏡也捕捉到了爆炸產生的光線。

一個新的、令人驚訝的宇宙事件

天文學家現在相信他們已經發現了第二顆千新星的證據,儘管情況還遠遠沒有結束。候選事件名為 AT2025ulz,似乎與數小時前發生的超新星有關。早期的爆炸可能掩蓋了關鍵細節,使事件變得更加難以解釋。

「起初,在大約三天的時間裡,這次噴發看起來像是 2017 年的第一顆千新星,」加州理工學院的曼西·卡斯利瓦爾 (Mansi Kasliwal)(11 屆博士)說道,他是加州理工學院聖地亞哥附近帕洛瑪天文台的天文學教授和主任。 “每個人都非常努力地觀察和研究它,但後來它開始看起來像一顆超新星,一些天文學家失去了興趣。但我們不是。”

卡斯利瓦爾領導的一項研究描述了研究結果 天文物理學期刊通訊。他的團隊認為,這一不尋常的事件可能代表了一種新的東西,即超千新星,這是由超新星引發的千新星。儘管科學家之前已經提出過這個想法,但從未被觀察到。

重力波代表了一些不尋常的東西

這一奇怪事件的第一個跡像出現在 2025 年 8 月 18 日。路易斯安那州和華盛頓州的 LIGO 探測器以及義大利的 Virgo 探測器記錄了一個新的重力波訊號。幾分鐘之內,世界各地的天文學家收到了警報,顯示該訊號可能來自兩個合併的天體。這些物體中至少有一個看起來異常小。警報還包括天空中的大致位置。

LIGO 執行董事兼加州理工學院研究教授 David Reitze 表示:“雖然不像我們的一些警報那麼確定,但它立即引起了我們的注意,因為它可能是一個非常有趣的事件。” “我們正在繼續分析數據,很明顯,至少有一個碰撞物體比典型的中子星質量更大。”

幾個小時後,帕洛馬天文台的茲威基瞬變設施(ZTF)在約 13 億光年外發現了一個正在褪色的紅色源,與重力波訊號位於同一區域。該物體最初被命名為 ZTF 25abjmnps,後來正式命名為 AT2025ulz。

時變訊號

世界各地的十幾台望遠鏡迅速開始觀測這一事件,包括夏威夷的 WM 凱克天文台、德國的弗勞恩霍夫望遠鏡以及與卡斯利瓦爾領導的 GROWTH(觀察瞬變發生的全球觀測站中繼)計劃相關的設施。

早期觀測顯示該物體迅速褪色並發出紅光,類似於 2017 年千新星中看到的情況。在那次早期事件中,紅色來自金等重元素,它們吸收藍光並允許紅色波長通過。

然而,AT2025ulz 的行為很快就改變了。初次閃光幾天后,它再次變亮,變成更藍的光,並在光譜中顯示氫。這些特徵是超新星的典型特徵,特別是「塌縮核-塌縮」超新星,而不是千新星。由於遙遠星系中的超新星通常不會產生可偵測到的重力波,一些天文學家得出結論,該事件很可能是與先前訊號無關的普通超新星。

線索指向可能存在的超千新星

卡斯利瓦爾和他的團隊注意到,該活動並不完全屬於這兩個類別。 AT2025ulz 不太符合經典千新星或典型超新星的特徵。同時,重力波數據表明,至少有一個合併物體的質量小於太陽,這增加了兩顆異常小的中子星的參與。

中子星是大質量恆星爆炸後留下的緻密碎片。它們的大小大約相當於舊金山(直徑約 25 公里),質量通常是太陽質量的 1.2 到三倍。一些理論認為可能存在較小的中子星,但尚未被直接觀測到。

科學家提出了兩種製造這些微小中子星的方法。在一種情況下,一顆快速旋轉的大質量恆星爆炸並通過稱為裂變的過程分裂成兩顆較小的中子星。在另一種稱為裂變的情況下,爆炸在坍縮的核心周圍形成一個物質盤,該盤中的團塊最終形成一顆小型中子星,類似於行星的形成方式。

超新星內部隱藏的碰撞

哥倫比亞大學的合著者布萊恩·梅茨格表示,兩顆新形成的螺旋中子星很可能向內碰撞並產生發射重力波的千新星。當這種情況發生時,正如望遠鏡所觀察到的那樣,由於重元素的形成,爆炸最初會呈現紅色。同時,早期超新星的碎片會遮擋視線,將千新星藏在裡面。

簡而言之,超新星可能產生了兩顆新生中子星,它們迅速合併,產生了第二次爆炸。

梅茲格說:「理論學家提出的太陽下中子星誕生的唯一方法是一顆快速旋轉的恆星的坍縮。」如果這些『禁忌』恆星透過發射重力波配對並合併,那麼這一事件可能會伴隨著一顆超新星,而不僅僅是一顆千新星。 」

需要更多證據

儘管這種解釋似乎合理,但研究人員強調,它仍然不確定。目前還沒有足夠的證據證實AT2025ulz確實是一顆超千新星。

為了檢驗這個想法,天文學家需要辨識更多這類事件。 「未來的千新星事件不會像 GW170817 那樣,可能會與超新星混淆,」卡斯利瓦爾說。 “我們可以從 ZTF 和維拉魯賓天文台的此類數據以及即將推出的項目中尋找新的機會,例如 NASA 的南希羅馬太空望遠鏡、NASA 的 UVEX(由加州理工學院的 Fiona Harrison 領導)、加州理工學院的 Deep Synoptic Array-2000 和加州理工學院的南極冰凍望遠鏡。這令人大開眼界。”

研究細節和資助

這項題為“ZTF25abjmnps (AT2025ulz) 和 S250818k:來自亞閾值亞太陽引力波觸發器的候選超千新星”的研究得到了戈登和貝蒂摩爾基金會、克努特和愛麗絲瓦倫堡基金會、國家科學基金會 (NSF)、麥克威廉姆斯能源基金會、麥克威廉姆斯基金會、克努特和愛麗絲瓦倫堡基金會、國家科學基金會 (NSF)、麥克威廉姆斯能源基金會、麥克威廉姆斯大學基金會以及美國威廉姆斯大學的美國資本部的支持。義大利費拉拉。加州理工學院的其他作者包括 Tomás Ahumada(現任職於智利 NOIRLab)、Viraj Karambelkar(現任職於哥倫比亞大學)、Christoffer Fremling、Sam Rose、Kaustav Das、Tracy Chen、Nicholas Earley、Matthew Graham、George Helou 和 Ashish Mahabal。

加州理工學院的 ZTF 得到了 NSF 和一組國際合作夥伴的支持,並得到了海辛-西蒙斯基金會和加州理工學院的額外資助。 ZTF 資料由加州理工學院天文中心 IPAC 處理和存檔。

來源連結