北京
把恒星炸得連渣都不剩，天文學(xué)家剛剛找到了或許是最干凈的案例。一種名為“對不穩(wěn)定性超新星”的爆發(fā)機(jī)制，理論上能徹底消滅宇宙中最龐大的恒星，不留中子星也不留黑洞。今年5月15日發(fā)布在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上的論文，就描述了一顆完全符合預(yù)測特征的爆炸事件——SN 2023vbw。
這顆超新星由茲維基瞬變設(shè)施于2023年10月首次捕捉，坐落在距離地球約13億光年的矮星系郊區(qū)。這個星系極度貧金屬，整體金屬豐度只有太陽的十分之一。起初它被暫時歸類為Ⅱ型超新星——那種大質(zhì)量恒星耗盡核燃料、在引力下坍縮再反彈的經(jīng)典模板。但后續(xù)的觀測數(shù)據(jù)幾乎全在推翻這張標(biāo)簽。
第一個異常藏在光變曲線里。典型Ⅱ型超新星在冷卻階段結(jié)束后會進(jìn)入類似平臺期的平穩(wěn)上升，但SN 2023vbw給出的是另一套劇本：它持續(xù)變亮，直到大約第190天登上峰值。緊接著從190天到第230天亮度急速滑落，此后轉(zhuǎn)入一個緩慢衰減的“尾部”平臺。整個過程中輻射的總能量約為3×10??爾格，是普通Ⅱ型超新星的十倍以上。
上升期里還出現(xiàn)了另一組奇怪行為——這顆超新星的外殼一邊膨脹一邊讓溫度維持近乎恒定。要驅(qū)動這樣的膨脹，內(nèi)部必須有一股強(qiáng)大而持續(xù)的加熱源持續(xù)供能，而普通的鐵核坍縮模型根本給不出足夠的能量。
等到超新星逐漸黯淡，禁戒發(fā)射線開始浮現(xiàn)。而在尾部階段，氫譜線竟呈現(xiàn)出多成分輪廓，其中還夾著紅移分量。這暗示爆炸拋出的物質(zhì)正在撞擊恒星生前拋出的盤狀物質(zhì)殼層——那是一層在臨終前數(shù)年甚至數(shù)十年就已脫落的包層。
如果說光變曲線只是暗示不對勁，那用模型擬合后就幾乎有了“罪魁禍?zhǔn)住钡漠嬒瘛Ｍ苿舆@次爆發(fā)的很可能是一顆極不尋常的藍(lán)超巨星。它的光變曲線形態(tài)與著名的SN 1987A神似——后者同樣源于致密的藍(lán)超巨星前身星，但SN 2023vbw的亮度更高、演化時標(biāo)更久，直指一個比SN 1987A大得多的初始質(zhì)量。
推算給出的拋射物質(zhì)量在170至350倍太陽質(zhì)量之間，釋放的動能更是達(dá)到了普通鐵核坍縮超新星最大能量的60到130倍。這一級別的能量輸出已遠(yuǎn)超鐵核坍縮的物理極限，恰好落入對不穩(wěn)定性超新星的理論區(qū)間。加之宿主環(huán)境金屬豐度極低——僅為太陽的十分之一——也完全符合理論預(yù)言：貧金屬環(huán)境下大質(zhì)量恒星才最容易發(fā)生正負(fù)電子對不穩(wěn)定性引發(fā)的熱核爆炸，將整顆恒星瞬間抹去。
研究團(tuán)隊還提出了一個衍生推測：這顆藍(lán)超巨星本身可能就是由兩顆大質(zhì)量恒星并合誕生的。如果后續(xù)觀測能確認(rèn)并合痕跡，那么它不只為我們提供了一個干凈的對不穩(wěn)定性超新星案例，還可能揭示出宇宙中最大恒星形成的另一種暴力途徑。
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