太空中充满了惊喜,就像这颗明星一样---- 鉴于其形成时的混乱环境,它不应该真正存在。
发表在《天文与天体物理学报志上的一项新研究描述了一种潜在的新型恒星,它诞生于通常与毁灭而非创造有关的事件中: 两颗白矮星的合并。这篇论文由波茨坦大学的天文学家 Lidia Oskinova 合著,增加了我们对这个系统的理解,这个系统叫做 IRAS 00500 + 6713,早在2019年就引起了天文学家的注意。
加州大学圣克鲁兹分校的理论天体物理学家乔西亚 · 施瓦布(Josiah Schwab)没有参与这项新研究,他在一封电子邮件中解释说,事实上,这个奇怪的天体案例为天文学家提供了“新的证据,证明在不完全摧毁正在爆炸的天体的情况下,可能会产生类似超新星的爆炸”。
白矮星是死去的类似太阳的恒星留下的致密、干瘪的残余物。成对的白矮星经常聚集在一起,形成一个被称为1 a 型超新星的大型恒星爆炸。新的研究表明,IRAS 00500 + 6713就是这种情况,但爆炸的强度不足以摧毁这个系统; 相反,它导致了一种未知类型的恒星的形成。
IRAS 00500 + 6713是不寻常的,这对于2019年最初描述该系统的科学家来说是显而易见的。它由一颗超热的中央恒星组成,名为 J005311,被充满热气体和温暖尘埃的星云所包围。这颗恒星含有大量的氧和碳,但其恒星风的速度超过了图表上的速度,达到了每秒10000英里(16000公里/秒)。在发给 Gizmodo 的一封电子邮件中,Oskinova 说,以前从未见过其他类似的天体。事实上,这个通过红外线观测到的天体似乎太亮了,不可能是白矮星,这促进了新的研究。
利用欧洲航天局的 xmm- 牛顿太空望远镜,Oskinova 和她的同事们注意到这个星云在 x 射线的照射下非常明亮,并且包含了大量的氖元素。
“我们的 x 射线观测使得确定星云的化学成份成为可能,并强有力地增进了我们对中央恒星化学成份的了解,” Oskinova 解释说。“我们发现这个系统含有大量的氖、硅和硫。此外,x 射线观测显示,该星云充满了温度只有几百万度的非常热的气体,而中央恒星也是 x 射线发射的来源。”
理论模型表明这个物体是两个白矮星聚集在一起的结果。较重的白矮星把物质从较轻的伴星上拉开,最终引发了超新星爆炸,但是这个超新星太弱,不足以完全摧毁这个系统。然而,与此同时,爆炸的威力仍然足以喷射出大量的物质。Oskinova 和她的同事们相信,这个富含氖的星云是喷射物质的来源,而且一个紧密结合的物体设法从弱超新星中幸存下来,使它发展成为我们今天看到的恒星。至少,在这种情况下是这样。
“ IRAS 00500 + 6713是一种新发现的恒星。我们不知道还有其它具有类似属性的对象。”奥斯基诺娃说。“我们可以说它是一颗非常不寻常的恒星。”
研究小组无法确定该天体的质量,但其高亮度与质量超过1.4太阳质量的天体一致,这是白矮星的上限(任何质量较重的天体都会转变为中子星)。
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,也被称为CME)是巨大的、携带磁力线的泡沫状气体,在几个小时中被从太阳抛射出来的过程,表现为从太阳向外抛射一团日冕物质(速度一般从每秒几十公里到超过每秒1000公里),使很大范围的日冕受到扰动,从而剧烈地改变了白光日冕的宏观形态和磁场位形。日冕物质抛射是日冕大尺度磁场平衡遭到破坏的产物,日冕物质抛射破坏了太阳风的流动,产生的干扰会影响到地球,甚至引发悲剧结果。
其实,日冕物质抛射是太阳系中相当普遍的现象,它是太阳释放能量的另一种形式,也可以说是一种来自太阳上层大气的等离子体大爆发,并被释放到太阳风中。在太阳活动最大期(太阳活动达到最大值的常规时间),它们通常每天发生大约三次。
CME的大小可以有很大的不同:一个国际天文学家小组在距离一颗名叫EK Draconis的恒星100光年多一点的恒星系统中发现了一个巨大的CME(远远大于在类太阳恒星上观测到的最大的CME)。
这次观测向我们发出了令人警醒的警告, 因为科学家认为我们的太阳也有能力进行如此危险的活动 。此外,研究小组认为,正是因为太阳过去发生了类似的喷发,才塑造出地球和火星今天的面貌!
在他们的研究中,天文学家发现了被称为EK Draconis的恒星。作为一颗G型主序星(光谱型为G的恒星。光谱特征为电离钙的H和K线特强),它与我们的太阳有着惊人的相似之处。然而,在1亿年前,EK星比我们46亿年前的太阳要年轻得多。作为太阳的一个“年轻版本”,它给天文学家提供了一个极好的机会来洞察太阳的年轻岁月。
在2020年的春季和冬季,该团队使用NASA的过境系外行星调查卫星和京都大学的EIMEI望远镜对该恒星进行了30多个夜晚的跟踪。4月5日,一次很偶然的观测,他们目睹了一场激烈的宇宙焰火表演。EK Draconis星产生了一种空前凶猛的CME,在此期间,大量的能量和带电粒子被排出。尽管研究小组只能捕捉到CME的初始阶段,但炽热等离子体云的速度却达到了每秒610公里。
这次CME在质量方面也是相当独特的,因为它的质量为万亿公斤,比从G型主序星观测到的最强大的日冕物质抛射的质量高出十倍多。
根据论文作者之一Yuta Notsu的说法,这种规模的日冕物质抛射在我们的太阳系中也可能发生。该小组的发现可能有助于我们进一步了解这些可能在过去数十亿年中影响火星和地球的事件类型。
幸运的是,到目前为止的观测和新的研究表明,我们的太阳可能比龙星相对平静。例如,2019年发表在《天体物理学杂志》上的一篇研究论文显示,银河系中年轻的类太阳恒星似乎经历了类似于太阳系中太阳耀斑的规则超新星,但强度是太阳系的几十倍甚至数百倍。
尽管如此,科学家们说,超级巨星和随后的CME仍然可能发生在我们的系统中,但并不经常发生。研究小组估计,这种情况每几千年才会发生一次。
Yuta Notsu说,在我们的太阳系还处于婴儿期的时候,巨幅日冕物质抛射现象可能更为普遍。 事实上:“与地球相比,现在火星的大气层非常薄,”Yuta Notsu说。“过去,我们认为火星的大气层要厚得多。日冕物质抛射可能有助于我们了解数十亿年来火星发生了什么。”
总而言之,早期的巨星CME可能在塑造火星和地球成为我们所知的行星方面发挥了重要作用。我们怀疑未来的研究将揭示许多关于早期太阳系的奥秘。
Probable detection of an eruptive filament from a superflare on a solar-type star (Nature Astronomy)
百度百科-日冕物质抛射词条
三个部分之间都有过渡:在引论和本论之间有“我们祖先的许多有骨气的动人事迹,还有他积极的教育意义。”引出下面三个事例的叙述。本论和结论之间有“孟子的这些话,虽然在两千多年以前说的,但直到现在,还有他积极的意义。”进行过渡。
在第一和第二例之间,有“另一个故事”“还有个例子”进行过渡。这些过渡句,使文章浑然一体。
据介绍,舒新文教授研究小组在一个河外星系中发现了一对互相绕转的超大质量双黑洞吞噬恒星的罕见天文现象。这是天体物理学家迄今为止在正常星系中发现的第二例超大质量双黑洞绕转系统。该研究成果近日在线发表于国际顶级期刊《自然·通讯》(Nature Communications),主要合作者包括中科院国家天文台、中国科学技术大学、广州大学、上海天文台、中山大学以及北京大学的科研人员。
当今主流的星系等级成团理论预言宇宙中应存在大量的超大质量双黑洞系统。然而,即便是经过了30多年的研究,天文学家仅在少数几个活动的星系中找到了超大质量双黑洞。
由安徽师范大学舒新文教授领导的国内研究团队,以黑洞引力潮汐瓦解恒星事件为突破口,监测事件发生后X射线辐射的演化特性,最终成功发现迄今为止人类已知的第二例双黑洞引力潮汐撕裂恒星的罕见现象。该成果对于刻画正常星系中休眠双黑洞的分布、揭露星系增长和宇宙大尺度结构形成机制、检验现有的引力理论、以及为下一代引力波探测器提供有效波源等研究领域都具有重要意义。
黑洞是广义相对论预言的奇妙天体,具有独特的时空结构,存在视界面,即进入视界面的所有物质包括光线都无法逃脱并最终落入奇点。英国牛津大学彭罗斯教授因为黑洞奇点的理论研究成就获得2020年度诺贝尔物理学奖。
目前已知的黑洞大致分为两大类:第一类是大质量恒星死亡后遗留的产物,质量在几倍到几十倍太阳质量之间,称作恒星级黑洞;另一类质量为太阳的百万倍以上,称为超大质量黑洞,一般位于星系的核心。2015年人类首次探测到恒星级黑洞并合触发的引力波事件(2017年诺贝尔物理学奖),开启了引力波与电磁辐射相结合的多信使天体物理学研究时代。根据现有等级成团星系演化理论,宇宙中应存在大量的超大质量双黑洞系统。然而,即便是经过了30多年的研究,天文学家仅在少数几个活动的星系中找到了超大质量双黑洞。如何寻找和探测超大质量双黑洞系统是当今物理学和天文学最重要的前沿问题之一。
当一个恒星运动到太靠近黑洞的位置时会被其强大潮汐引力撕裂瓦解,进而被黑洞吞噬,同时释放出短暂的剧烈电磁波辐射,称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。通过探测星系中心的X-射线或紫外/光学闪耀信号,可以窥视黑洞如何影响周围物质的行为。理论计算表明当互相绕转的超大质量双黑洞之一潮汐撕裂恒星产生X射线闪耀时,另外一个黑洞的引力会间歇性阻断被瓦解的恒星碎片内流,导致X-射线闪耀急剧变暗进而恢复亮度的奇特光变图案。
舒新文教授的研究团队通过分析美国宇航局Swift卫星和欧洲空间局XMM-Newton卫星观测资料,在一个距离地球约26亿光年之遥的星系中成功发现了理论预言的急剧变暗和可重复的X射线闪耀现象,给出双黑洞吞噬恒星的强烈观测证据。这是继论文的合作者、北京大学刘富坤团队发现首例双黑洞吞噬恒星事件后的第二例此类罕见天文现象,对揭示正常星系中休眠双黑洞的分布、构建黑洞潮汐撕裂恒星的全景演化图像、检验现有的引力理论、以及为下一代引力波探测器提供有效波源具有重要意义。
《自然·通讯》是英国nature集团旗下的子刊,是一个仅在网上出版的多学科杂志,专门发表生物学、物理学和化学等各领域的高质量研究论文,于2010年推出,目前已在全世界所有的科学期刊跻身前2%。《自然·通讯》对论文质量要求非常严格。目前,我国一个省每年能在此杂志以上刊物发论文仅两到三篇,且都集中在高校。
据悉,这是安师大物理学科首次以第一作者单位在《自然》子刊系列发表研究论文。研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。
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