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早期恒星可能并未逝去!它留给了我们一个泡泡

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科学家发现了一颗毁灭了早期恒星的超新星

研究小组用一颗131亿年前的类星体检测了第三星族恒星的化学痕迹。

天文学家们发现了一个在宇宙仅仅1000万岁的时候就存在的恒星的化学痕迹,这可能是最早的恒星——现在已经爆发演变为超新星。

这些“一代恒星”,作为第三星族中的恒星,在一次叫做“泰坦尼克”的超新星爆炸中将他们积聚了一生的化学物质播种往宇宙的各个角落。这些物质参与到了下一代恒星,行星,甚至是我们的人类的形成与演化中。这也意味着,要理解宇宙超过137亿年的历史,我们必须要先理解这些最早的恒星如何用重金属使宇宙更加丰富。

然而,现在直到,科学家仍无法找到这些远古恒星——第三星族的直接证据。

一位艺术家根据第三星族会在宇宙大爆炸的一亿年后出现找到了它,并对它进行了特写。

(图片来源:国际红外光学天文研究所/国家卫生基金会/ 天文学有关研究联合协会/J.达.希娃/太空引擎)

一群科学家在夏威夷群岛用口径8.1米的双子星北望远镜观测的时候,发现了一个在黑洞控制下的发出强光的类星系。科学家推测,这些光来自131亿年前的宇宙。他们还发现了一团有独特化学特性的物质围绕在周围,像宇宙中一个巨大的泡泡。

科学家利用现有技术过滤观测到在星际云里面的化学物质,发现了非同一般的高含量的镁——比太阳中镁元素的含量多十倍。天文学家们认为这些星云的残片可能的第一代恒星超新星爆发的结果。这些行星的爆炸威力超过太阳的300倍,爆炸后被称为不稳定对超新星。

天文科学家迄今为止已经发现了一颗不稳定对超新星,并总结出这些理论:只有像这种含有太阳在红巨星状态下含有的质量的150到250倍的巨恒星才能发生这种剧烈的爆炸。

若要继续推想这个爆炸,此时恒星中的光子自发变成负电子,和人们认为带正电的对应物——正电子,形成一场向外的辐射场,与恒星本身的重力场相互作用。不过,此作用只在恒星的一生才存在。所以,恒星在生命周期的末期会经历内部的引力坍缩,它的表层物质被“爆开”,形成了我们今天观测到的超新星爆发。

这是一张离我们较近的类星体的图片,科学家用这张图来研究第一代恒星。

(图片来源:国际红外光学天文研究所/国家卫生基金会/ 天文学有关研究联合协会/J.达.希娃/太空引擎)

从前原始的超新星爆发的地方留下的残骸是牛顿星系或者是黑洞的形状,他们已经不再是不稳定对超新星,无论在外观或是功能上都不是了。但它还在源源不断的将它拥有的物质以爆炸的规模传向宇宙。

这其实就意味着这些超新星不会通过观测星体残骸被发现,我们现在只能通过两种方式观测它们:要么在他们爆发的时候直接观测他们,要么在他们曾经爆发出的物质中寻找遗迹。

“这颗超新星的候选者显然是一颗第三星族中的不稳定对超新星,在过去,那里的恒星爆炸之后都不留下一点残骸。”这项研究计划的共同参与者及东京天文学家吉井结弦声明道。“发现这颗不稳定对超新星有着太阳能提供的300倍的镁或铁的质量,我感到既高兴又不知为何有些惊讶,因为我们对对类星体导出的价值的标准界定之低。”

发现第一代恒星的化学遗迹

伴随着东京天文学家樱井翔太和圣母大学的天文学家提默西.比尔的合作研究的展开,吉井转向8.1米口径的双子座北望远镜进行对第三星族超新星爆炸的迹象进行捕捉。由于他们对元素进行吸收,同时释放一种特殊波长的光,他们在每次路过星际尘埃云或者一片新的星球大气都清晰地留下了他们的“指纹”。像双子北座望远镜中心的光谱仪通过捕捉这些光的痕迹和辨识,科学家能够从此辨别星际云的化学元素组成。然而,自从我们证实观测目标的亮度除了量还取决于等级,判断元素的量就变得一直很难。

这是一张比太阳大300倍的遥远行星正在发生超新星爆炸的特写。(图片来源:国际红外光学天文研究所/国家卫生基金会/ 天文学有关研究联合协会/J.达.希娃/太空引擎

东京大学的教授通过类星体在频谱范围内发出的光波的强度,解决了这个问题。这个方法,启发了同一领域其他科学家去解开类星体周围星际云中含有的那些丰富物质设下的谜。最终,星际云中更多的铁,推翻原先铁更多的理论。

吉井和他的团队认为这是目前对第三星族和不稳定对超新星的最清晰的指向。接下来,他们团队的目标是发现相似的类星体云,并探索他们是否充当这些角色。

虽然这有着巨大规模的第三星族恒星可能在很久之前就结束生命了,他们爆炸时的壮观只有在同样遥远的地方才能被看见,在那里,他们爆炸演变时的壮观就算在当地居民居住的地方也肉眼可见。 研究团队推测,这种对不稳定特征可能会持续很长时间,所以这些很多年前就死去了的恒星能在那边的区域发现他们曾经留下的证据。

“我们知道我们现在在寻找的是什么,我们有这门路。”比尔斯也这样表态。“在很久之前宇宙在这些地方发生了这些,我们几乎能肯定那里发生了这些,我们要做的是找到它们的证据。这个团队的研究结果被选入arxiv的论文库,并将被发表于《天体物理学》杂志。

BY:Robert Lea

FY:E-橘

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科普老兵闻向东
太师级
恒星在生命周期的末期会经历内部的引力坍缩,它的表层物质被“爆开”,形成了我们今天观测到的超新星爆发。
2024-02-11
可可的专业——认真
庶吉士级
恒星在生命周期的末期会经历内部的引力坍缩,它的表层物质被“爆开”,形成了我们今天观测到的超新星爆发。
2024-02-11
科普老兵闻向东
太师级
恒星在生命周期的末期会经历内部的引力坍缩,它的表层物质被“爆开”,形成了我们今天观测到的超新星爆发。
2024-02-11