原文标题:Massive Dying Star Goes Out With a Whimper Instead of a Bang
原文作者:Christopher Kochanek,Krzysztof Stanek,Scott Adams;Pam Frost Gorder,Elizabeth Landau;Ray Villard
来自:哈勃官网; 发表时间:2017.5.25
宇宙中,每秒都有恒星以超新星爆发死去。但是还有一些更大质量的恒星,却在默默死去:它们在自身引力下坍缩消失,身后只留下一个黑洞。编号N6946-BH1的恒星,大约相当于25个太阳质量。2009年开始它逐渐变暗,到了2015年,竟然完全消失不见。研究团队结合了哈勃、斯必泽空间望远镜和大双筒望远镜的数据,经过仔细的分析、去除其他可能,最终得出结论:它只能变成黑洞。这可能是那些极大质量恒星的宿命。
哈勃拍摄的N6946-BH1前身星和当前位置区,分别由WFPC2摄于2007年,WFC3摄于2015年。大图:3.4MB,版权:NASA、ESA,研究者团队
本图分别由哈勃第二代广域行星相机(WFPC2)和第三代广域相机(WFC3)的紫外光学(UVIS)通道拍摄。2009年的哈勃维护任务中,WFPC2被WFC3替代,图像清晰度(分辨率)有了飞跃提升。图像都是伪彩配色:606nm(纳米)的红光,配色蓝;814nm的近红外光,黄。
这颗恒星的质量达25个太阳,本该爆发成极为明亮的超新星。然而,它失败了——最终变成了黑洞。
据估算,看起来最多大约30%的此类恒星,可能安静地坍缩为黑洞——没有经过超新星爆发阶段。
典型的观点认为,恒星变成黑洞,必须经过超新星阶段。假如恒星的坍缩极快,越过了超新星爆发的触发阶段,它就可能直接变成黑洞。这有助于解释许多大质量恒星为何没看到它变成超新星。
NGC 6946,一个昵称“焰火星系”的旋涡星系,之所以有此名称,是因为它那里爆发超新星实在频频——刚刚2017.5.14就又有一颗:SN 2014eaw,现在正接近最大光度。特别的,N6946-BH1,从2009开始变暗,到了2015年,它干脆完全熄灭了。
随着LBT进行的巡天观测发现该恒星消失了,天文学家动用哈勃搜寻该区域,以确定是否该恒星仅仅是太暗了而看不见;他们还使用斯必泽空间望远镜以确定是否有可能的红外辐射存在(把各种可能性都找遍)。他们需要确认,恒星是否其实还在,不过恰好被一片星云给挡住了。
但是所有的努力都给出了否定的证据,恒星确实已经消失了。经过仔细的分析、排除,研究团队最终确定,这颗恒星必定变成黑洞。
在进行了首期7年巡天观测后,在该星系中发现了6颗正常的超新星,而N6946-BH1是唯一的疑似失败者。因此,大质量恒星的失败比例可能是10%~30%。
这个问题其实很重要,换句话说,假如所有的较大质量恒星都通过直接坍缩途径死亡,我们将只能看到很少的超新星。
理论上存在很多争议,直接坍缩的下限有20个太阳质量左右的,也有30个的。另外这类较大质量的恒星,后期的恒星风损失的质量通常超过原始质量的一半。
本发现真正有意义的地方在于,这可能揭示了超大质量黑洞的起源——那正是LIGO试图通过引力波振荡发现的。
虽然听起来不尽合理,但是一个大质量恒星可能经历过超新星阶段——抛出了外层的大量物质后,剩余的内核质量仍旧足以形成相对大质量黑洞,并被LIGO探测到。
假如有恒星连超新星阶段都不经过,那么形成大质量黑洞就非常容易。
恒星外壳虽然抛出,但由于内核坍缩为黑洞而不是变成中子星,膨胀外壳没有获得足够的能量激发,尤其是关键的后期嬗变产能过程缺失,所以看起来就没有超新星现象。理论上,这种情况会产生长周期γ暴,但如果喷流不朝向我们,我们就看不到后续的γ暴爆发余辉。
原文作者:Christopher Kochanek,Krzysztof Stanek,Scott Adams;Pam Frost Gorder,Elizabeth Landau;Ray Villard
来自:哈勃官网; 发表时间:2017.5.25
宇宙中,每秒都有恒星以超新星爆发死去。但是还有一些更大质量的恒星,却在默默死去:它们在自身引力下坍缩消失,身后只留下一个黑洞。编号N6946-BH1的恒星,大约相当于25个太阳质量。2009年开始它逐渐变暗,到了2015年,竟然完全消失不见。研究团队结合了哈勃、斯必泽空间望远镜和大双筒望远镜的数据,经过仔细的分析、去除其他可能,最终得出结论:它只能变成黑洞。这可能是那些极大质量恒星的宿命。
哈勃拍摄的N6946-BH1前身星和当前位置区,分别由WFPC2摄于2007年,WFC3摄于2015年。大图:3.4MB,版权:NASA、ESA,研究者团队
本图分别由哈勃第二代广域行星相机(WFPC2)和第三代广域相机(WFC3)的紫外光学(UVIS)通道拍摄。2009年的哈勃维护任务中,WFPC2被WFC3替代,图像清晰度(分辨率)有了飞跃提升。图像都是伪彩配色:606nm(纳米)的红光,配色蓝;814nm的近红外光,黄。
这颗恒星的质量达25个太阳,本该爆发成极为明亮的超新星。然而,它失败了——最终变成了黑洞。
据估算,看起来最多大约30%的此类恒星,可能安静地坍缩为黑洞——没有经过超新星爆发阶段。
典型的观点认为,恒星变成黑洞,必须经过超新星阶段。假如恒星的坍缩极快,越过了超新星爆发的触发阶段,它就可能直接变成黑洞。这有助于解释许多大质量恒星为何没看到它变成超新星。
NGC 6946,一个昵称“焰火星系”的旋涡星系,之所以有此名称,是因为它那里爆发超新星实在频频——刚刚2017.5.14就又有一颗:SN 2014eaw,现在正接近最大光度。特别的,N6946-BH1,从2009开始变暗,到了2015年,它干脆完全熄灭了。
随着LBT进行的巡天观测发现该恒星消失了,天文学家动用哈勃搜寻该区域,以确定是否该恒星仅仅是太暗了而看不见;他们还使用斯必泽空间望远镜以确定是否有可能的红外辐射存在(把各种可能性都找遍)。他们需要确认,恒星是否其实还在,不过恰好被一片星云给挡住了。
但是所有的努力都给出了否定的证据,恒星确实已经消失了。经过仔细的分析、排除,研究团队最终确定,这颗恒星必定变成黑洞。
在进行了首期7年巡天观测后,在该星系中发现了6颗正常的超新星,而N6946-BH1是唯一的疑似失败者。因此,大质量恒星的失败比例可能是10%~30%。
这个问题其实很重要,换句话说,假如所有的较大质量恒星都通过直接坍缩途径死亡,我们将只能看到很少的超新星。
理论上存在很多争议,直接坍缩的下限有20个太阳质量左右的,也有30个的。另外这类较大质量的恒星,后期的恒星风损失的质量通常超过原始质量的一半。
本发现真正有意义的地方在于,这可能揭示了超大质量黑洞的起源——那正是LIGO试图通过引力波振荡发现的。
虽然听起来不尽合理,但是一个大质量恒星可能经历过超新星阶段——抛出了外层的大量物质后,剩余的内核质量仍旧足以形成相对大质量黑洞,并被LIGO探测到。
假如有恒星连超新星阶段都不经过,那么形成大质量黑洞就非常容易。
恒星外壳虽然抛出,但由于内核坍缩为黑洞而不是变成中子星,膨胀外壳没有获得足够的能量激发,尤其是关键的后期嬗变产能过程缺失,所以看起来就没有超新星现象。理论上,这种情况会产生长周期γ暴,但如果喷流不朝向我们,我们就看不到后续的γ暴爆发余辉。