发布单位:台北市立天文科学教育馆

  20世纪发现的最著名的超新星爆炸事件,就是在距离我们仅16.8万光年的大麦哲伦星系(Large Magellanic Cloud,LMC)中发生的SN 1987A。天文学家利用各种方式观测这个超新星爆炸事件与残骸,获得许多划时代的信息,包括捕获许多理论预测会有的微中子,但却一直没有发现理论上的原大质量恒星的核心部分在超新星爆炸后,应该会因重力塌缩而形成的中子星。经历30多年的寻找后,英国卡迪夫大学(Cardiff University)天文学家Phil Cigan等人,借由位于智利的阿塔卡玛毫米波/次毫米波望远镜数组(ALMA,Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)的帮助,在SN 1987A残留的尘埃云中发现一个比周围还亮的亮斑,与预期中的中子星位置符合,确认终于找到这颗「失踪已久」中子星。

卡迪夫大学天文学家利用ALMA观测到SN 1987A尘埃云中因中子星造成的亮斑。Credit: Cardiff University.

卡迪夫大学天文学家利用ALMA观测到SN 1987A尘埃云中因中子星造成的亮斑。Credit: Cardiff University.

  这些天文学家表示:之前之所以找不到这颗中子星,完全是因为它被一层厚厚的尘埃云遮蔽了中子星发出的星光之故,因此在绝大部分波段中都无法发现它的踪迹,而这些尘埃云吸收了中子星的星光后,转而在次毫米波发出辐射,在极度灵敏的ALMA观测中才终于泄漏踪迹。未来等尘埃云逐渐散去后,当可直接见到这颗中子星的庐山真面目。

  天文学家首度在1987年2月23日观测到SN 1987A,SN代表超新星事件,1987为发现年,A代表该年发现的第一个超新星事件。发现当时,其发出的总辐射是太阳的1亿倍,并持续在夜空中亮达数个月之久。这是过去400年内所发现最靠近地球的超新星爆炸事件,让天文学家有机会能详细研究一个恒星在爆炸前、爆炸中和爆炸后等各阶段的细节。

  SN 1987A的前身是一颗大质量恒星,演化到生命末期时发生的超新星爆炸事件,制造出大量温度高大100万度的气体,而后这些气体开始快速冷却到仅摄氏0度的程度时,有些气体便会转变成固体,因而出现尘埃的存在。虽然天文学家一直以中子星被浓厚尘埃云遮蔽的理由来说明为何找不到SN 1987A的残骸,但还是引起部分天文学家对恒星演化理论究竟是否正确的质疑。而Cigan等人的最新发现不仅确认致密中子星的确存在,也让天文学家能进一步了解这些大质量恒星生命终期的状态,因此这颗中子星的发现非常重要而关键。(编译/台北天文馆张桂兰)

资料来源:Cardiff University

发布单位:台北市立天文科学教育馆 

  雷射重力波天文台(LIGO)的科学家宣布,在北京时间2019年4月26日23:22:17(世界时UTC 15:22:17),测到疑似黑洞吞噬中子星的事件,且仅在前一天也发现第2起两颗中子星碰撞成黑洞的重力波事件。26日的重力波事件,暂时编号为S190426c,距离约12亿光年,由位在美国LIGO与意大利Virgo检测到。天文学家绘制位置图以显示重力波最有可能产生的区域,并将这些信息通知世界各地的天文学家搜寻事件发出的光线。虽然重力波的讯号不是很强,不能百分之百确认就是黑洞与中子星的双星系统造成,但如果获证实,将是首次此系统存在的证据。

  在前一天,北京时间4月25日16:18:26所观测重力波事件则是第2起中子星碰撞合并成黑洞的事件,数据显示碰撞天体大约是2倍太阳质量,因此认为是中子星的可能性很高。此事件距离约5亿光年,约是2017年中子星合并事件的3倍远。但与上次不同,天文学家尚未发现任何伽玛射线爆发的迹象。

  自2016年2月首次探测到重力波之后,LIGO成员不但成功检测到多起重力波,也验证爱因斯坦广义相对论,并在2017年获得诺贝尔物理奖。在一年多前LIGO停机升级仪器,并在4月1日重新上线后,迄今已观测到5次重力波事件,符合科学家预期新仪器能每周检测到一次事件,每月能看到一次中子星合并事件的预期。随着探测器灵敏度提高,LIGO团队不仅希望能探测更多事件,还能探测到更多形式的合并现象。(编译/台北天文馆李瑾)

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资料来源:nature news

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学家最近发现的一个不寻常的瞬态事件,绰号“牛 COW ”,已经引起研究瞬态天象领域的天文学家群起纷扰(就像牛群此起彼落的哞哞叫?)。到目前为止,天文学家们又对这个奇怪的事件了解多少?

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AT2018cow影像
AT2018cow的位置:发现后图像(左上),发现前参考图像(右上),减影差异图像(左下)和Pan-STARRS多色图像(右下)。[摘自Prentice等人。2018]

  曾几何时,天文学家认为已大致了解超新星的演化过程。但随着现今每几夜即可扫描全天的大型广视野瞬态天象观测计划的出现,研究者现在似乎不断发现新的超新星事件,这些事件并不完全适合以前整齐定义的类别。在这些巡天计划中发现的大量新型瞬变天象中,有许多类似超新星的事件,其光度的上升和下降比标准的超新星模型预测快得多。一个例子是AT2017gfo,这是第一个确认的千级新星,它与2017年8月首次在引力波中探测到的中子星合并有关。这些快速演变的瞬态天象事件例子涵盖了广泛的絶对星等峰值变化幅度(从-15到-22)和上升变化时间(~1-10天),使得它们难以通过单一情境解释。

  现在天文学家最新发现了一种更不寻常的,更明亮且快速发展的瞬态天体:AT2018cow。在9月20日发表在Astrophysical Journal Letter的一项最新研究结果中,由Simon Prentice(英国贝尔法斯特女王大学, Queen's University Belfast. )领导的天文学家团队介绍了此次瞬态天象前18天的发现和初步分析结果。

  2018年6月16日晚上首次由位于夏威夷的0.5米双筒望远镜系统ATLAS发现的AT2018cow,被昵称为“牛(COW)”。后续利用各种望远镜探测它的光学,近红外和紫外波段后发现了它的奇怪特性。

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AT2018cow在不同望远镜观测的光度变化曲线
ATLAS,利物浦望远镜,GROND和AT2018的Swift光线曲线。[摘自Prentice等人。2018]

  COW的峰值亮度非常高:~1.77 x 10 ^ 44尔格/秒,比典型的超新星亮约10-100倍。并且它很快就达到了峰值,在短短的3.3天内亮度增加超过5个星等,而典型的超新星的上升时间大约为10-20天。此外,COW具有很高的黑体温度(~27,000 K ),低估计喷发质量(仅0.1-0.4太阳质量),以及相对无特征和非演化光谱。

是否来自碰撞的Magnetar?

  Cow的奇特属性的组合消除了许多先前更常见的一般解释的可能性,例如超新星震盪突波。研究者另外探索了一种可能产生类似于COW的特性的情境:由双中子星系统的合并形成磁星 – 强磁化的中子星。Prentice和合作者表示这样的模型可以预测出一个具有峰值光度,衰减率和有效温度的瞬态,这些都与COW观察到的现象一致。

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磁星
艺术家对强烈磁化的中子星的印象。[图像版权:NASA/Penn State University/Casey Reed]

  要如何确认这个推论?下一步将是比较AT2018cow在无线电和X射线波长中的其他观测结果,同时与磁力模型进行比较,以确定模型是否也符合这些观测结果。研究团队正试着解释这种不寻常的瞬态天体。

Ref: “The Cow: Discovery of a Luminous, Hot, and Rapidly Evolving Transient,” S. J. Prentice et al 2018 ApJL 865 L3. doi:10.3847/2041-8213/aadd90
资料来源:ApJL