超新星預警!天文學家發現了一種預測恆星爆炸死亡的方法
超新星會留下引人注目的氣泡。
(圖片來源:x射線: (美國)國家航空和航天局;/中央控制中心/麻省理工學院/L﹒洛佩茲等;紅外線:帕;廣播: 自然科學基金/國家無線電天文臺/綜合孔徑射電望遠鏡)
預測一顆巨星什麼情況下會因災難性的超新星爆炸而消亡，不是值得慶幸嗎？天文學家已經做到了。如果一顆巨大的紅星被厚厚的物質包裹著，請注意——這顆恆星很可能在幾年內爆炸。
當一顆大質量恆星接近其生命的盡頭時，它會經歷幾個劇烈的階段。在恆星核心深處，它從融合氫轉變為融合較重的元素，從氦再上升到碳、氧、鎂和矽。在鏈條的終端，恆星到達核心形成鐵。因為鐵會消耗能量，而不是釋放能量，意味著恆星逐漸終結，在不到十幾分鐘的時間裡，它在一場被稱為超新星的奇妙爆炸中翻轉。
但是，對於恆星內部發生的所有騷動，從外部來看，很難確定發生了什麼。在它們生命的末期，這些巨大的恆星會膨脹到極點，變得非常明亮——比太陽亮數萬倍。但由於恆星的表面非常膨脹，它們的外部溫度實際上會下降，使它們看起來像紅巨星。
這種近端恆星最著名的例子是獵戶座。如果它被放置在我們的太陽系內，這顆質量只有太陽11倍的恆星將延伸到木星軌道。它現在隨時都會成為超新星，但對於天文學家來說，“任何一天”都可能發生在一百萬年後。儘管我們知道這類恆星最終會在超新星中引爆，但沒有比這更精確的估計了。或者，至少，過去是這樣。
定時炸彈
現在，有天文學家團隊開發了一種方法來發現可能在幾年內消失的超新星。他們的研究結果在預印本資料庫arXiv上發表，並刊登在《皇家天文學會月報》。
他們專門研究了幾十種II-P型的獨特超新星。與其他超新星相比，這些最初爆發後很長一段時間依然保持明亮。
在一些例子中，天文學家回顧了舊的星表，發現了恆星爆炸前的影象，它們似乎都是像獵戶座這樣的紅超巨星。這清楚地表明，這類恆星是超新星的候選者，隨時可能爆炸。
產生這類超新星的恆星被認為在爆炸前有密集的物質包裹。這些物質的密度比獵戶座周圍測量到的要大幾個數量級。正是這種材料從最初的衝擊波中變熱，導致亮度保留；在爆炸的第一個跡象出現後，周圍還有更多的東西可以持續發光。
這種緻密的物質也使這種超新星比暴露在外的表親更快地可見。當爆炸最初發生時，衝擊波撞擊恆星周圍的物質，導致衝擊波在穿過時失去蒸汽。雖然最初超新星的能量足以釋放高能輻射，如X射線和伽馬射線，但在衝擊波和周圍物質混合後，釋放的輻射是光學波長的。
因此，恆星周圍這些緻密的物質覆蓋層似乎也預示著超新星即將發生。
超級繭
但是，形成這種材料需要多長時間？研究人員研究了兩個模型。在一個模型中，這顆恆星從其表面吹出高速風，在幾十年的時間裡，這些風慢慢地分離出它自己的碎片，並將其分散開來，形成了裹屍布。在第二個模型中，這顆恆星在超新星爆發前發生了劇烈的爆炸，在不到一年的時間裡，將質量高達太陽十分之一的氣體送入軌道。
然後，研究人員模擬了所有這些物質將如何影響我們對恆星的影象。在任何一種情況下，一旦恆星形成了它的護罩，它都會被嚴重遮擋，這是我們目前的成像技術所能檢測到的。
因為我們有一些超新星爆發前不到10年拍攝的直接影象，天文學家得出結論，緩慢而穩定的模型是行不通的。否則，這顆恆星就會被遮住。
所有這些都意味著，一旦一顆超巨星在自己周圍形成了一層厚厚的物質，它很可能在幾年內成為超新星。因此，如果你碰巧在宇宙中旅行，遇到了這種確切的情況，請考慮自我預警。
BY:Paul Sutter
FY:jane
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