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當我們想到“生存”威脅,即可能終結地球上所有生命的事件時,大多數可能性都來自我們自己的星球——氣候變化、全球性流行病和原子戰爭。當我們以偏執的目光注視天空時,我們通常會擔心小行星撞擊,或者太陽可能發生的危險的大規模爆發。
但是,如果您相信在網際網路邊緣區域讀到的一切,您可能會認為最可怕的天體威脅可能不僅是外星的,而且還是外太陽系的。在距我們約 7,500 光年的船底座星群中,一顆名為船底座 η 星的恆星,其質量至少是太陽的 100 倍,正接近它將作為超新星爆發的點。簡而言之,船底座 η 星是一個超大質量的恆星火藥桶,即將燃盡它的導火索。事實上,它可能已經遭遇了厄運,而帶著它災難性死亡訊息的光可能正在向我們 streaming 而來。無論那聲光明的死亡之聲何時到來,明天還是數萬年後,關於接下來會發生什麼,大致有兩種觀點。
第一種觀點,由各種線上危言聳聽者持有(恕我不在此處連結以縱容他們),認為會發生全球性大規模滅絕。這種觀點利用了人們對船底座 η 星的超新星爆發可能釋放伽馬射線暴 (GRB) 的恐懼,伽馬射線暴是宇宙中最亮的爆炸之一。當一顆非常巨大的恆星在超新星中死亡時,它的核心會向內坍縮,通常會形成一個恆星遺蹟,即中子星或黑洞。如果核心旋轉得非常快,恆星遺蹟的旋轉速度會更快,以接近光速的速度在其邊緣甩出一個物質盤。透過尚未完全理解的過程,這個過熱和磁化的旋轉盤然後會形成一對噴流,就像燈塔光束一樣,以相對論速度從其兩極噴射出來。來自這些噴流的高度聚焦、能量極高的輻射就是我們看到的 GRB。
多年來,GRB 一直被提出作為我們似乎在宇宙中如此孤獨的原因之一——人們認為,遲早,幾乎任何宜居行星都會受到 GRB 的襲擊,將任何生物圈幾乎炸成虛無。一些研究人員推測,GRB 可能已經在奧陶紀末期,即大約 4.5 億年前襲擊過地球。無論那時發生了什麼,它都設法消滅了當時估計超過 80% 的所有物種。甚至可能更早的時候,更多的 GRB 襲擊了我們的星球,扼殺了地球生物圈的出現,直到它們的宇宙普遍性降至某個臨界閾值以下。
根據一個有些合理的最壞情況,船底座 η 星產生的極亮 GRB 的直接命中可能會以類似於甚至遠超全面熱核戰爭的方式摧毀我們的星球。在幾個灼熱的秒內,面向遙遠恆星的行星半球將沐浴在強烈的、高頻輻射中。天空將充滿比太陽亮得多的光芒,其亮度足以點燃地球一半陸地上的巨大野火。能量爆發的光芒將引發大氣層中稱為μ子的、高穿透性放射性亞原子粒子的陣雨,這些μ子將傾瀉而下,毒害地表以及地下和水下一定距離的生命。即使是背對船底座 η 星的行星背面也不會倖免,因為 GRB 的強烈能量將摧毀整個臭氧層,同時還會向世界各地傳送超級風暴。之後,漆黑、充滿菸灰的天空將釋放酸雨的傾盆大雨,只有在陽光浸透表面,造成破壞性紫外線輻射時才會放晴。在真正的瞬間,地球將變成一個行星亂葬崗,而破碎的生物圈將需要數百萬年的時間才能重新拼湊起來。
第二種觀點,由大多數天體物理學家持有,是船底座 η 星根本不會產生 GRB——即使產生了,也不會擊中地球。即使在我們的星球確實發現自己處於來自船底座 η 星的 GRB 瞄準線上的情況下,如果爆發是平均亮度的,那麼它的光在 7,500 光年的距離上也會被大大衰減,以至於不會嚴重損害生物圈。在這種情況下,船底座 η 星的消亡將表現為恆星亮度僅略微增加,接近滿月的亮度,然後在天空中逐漸消退。
為了理解這種鮮明的分歧是如何存在的,瞭解更多關於船底座 η 星的資訊會有所幫助。自 1677 年被埃德蒙·哈雷首次編目以來,這顆恆星的亮度一直在劇烈波動,在 1843 年達到頂峰,成為天空中第二亮的恆星,持續了大約 20 年。天文學家現在認為該事件是“超新星冒名頂替者”——而不是炸裂恆星,而是噴射出可能佔其總質量 10% 的氣體和塵埃雲,現在被稱為海山星雲。甚至更早的瀕死經歷的熾熱殘餘物仍然環繞著這顆恆星。今天透過大型望遠鏡觀察,整體效果使船底座 η 星看起來有點像在火中烤花生。
船底座 η 星發光如此明亮,以至於它正在侵蝕自身,產生向外的輻射壓力,這種壓力非常強烈,幾乎抵消了向內的引力,使其外層在強大的恆星風中緩慢流逝。在恆星深處,在厚厚的氫外包層下方,核聚變反應正在“燃燒”各種核燃料,其分層類似於洋蔥內部的分層。船底座 η 星過去的爆發和脈動可能與其內部層在耗盡一種核燃料並過渡到另一種核燃料時產生的內部層之間的不穩定性有關。
加州大學伯克利分校的天體物理學家亞歷克斯·菲利片科說,船底座 η 星巨大的氫包層和強烈的恆星風都降低了恆星產生 GRB 的可能性。“厚厚的氫殼使得相對論性噴流難以從恆星中衝出,”菲利片科說。“但是,如果船底座 η 星在很久以後才爆炸,那麼將有足夠的時間擺脫外殼,然後它更有可能變成 GRB。” 除非,他補充說,一旦外殼消失,恆星風的強度可能會增加,從而消散大部分角動量,而角動量是船底座 η 星核心坍縮時旋轉產生 GRB 所需的。“所有這一切都使得 GRB 的可能性降低,但並非不可能,”菲利片科說。“即使它在爆炸前去除了氫殼,並且確實變成了 GRB,[船底座 η 星] 現在可能也沒有指向我們。” 船底座 η 星海山星雲的雙瓣向我們傾斜的角度約為 40 度,而菲利片科說,從坍縮恆星的極軸發出的 GRB 的擴散範圍約為 10 度或更小。因此,如果海山星雲與船底座 η 星的極軸對齊,則發射出的 GRB 將與我們的太陽系相差甚遠。
不幸的是,這個圖景有一個主要的複雜之處:天文學家在 2005 年發現,船底座 η 星實際上是一個雙星系統,其相對較小的伴星質量“僅”為太陽的 30 倍,圍繞著質量為太陽 100 倍的恆星執行,軌道週期約為五年。如果較小的伴星的軌道與質量較大的恆星的自轉軸不對齊,那麼海山星雲可能與質量較大的恆星的兩極不對齊。並且,可以想象,兩顆恆星之間或與另一顆路過恆星的引力相互作用可能會改變質量較大的恆星軸的方向,從而有可能將其直接指向我們。最後,伴星的存在也可能改變質量較大的恆星的演化方式,為任何最終的超新星爆發的時間和機制帶來更多不確定性。
加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家斯坦·伍斯利說,所有這些變數疊加在一起,在很大程度上解釋了為什麼船底座 η 星是“我們今天最大的尷尬”,他專門研究恆星的演化和死亡建模。“沒有人知道那裡到底發生了什麼……它可能明天就會死亡,也可能在很久以後。”
接下來會發生什麼,部分取決於船底座 η 星內部目前占主導地位的核燃料。如果它正在其核心內部或附近聚變氧或碳等元素,那麼它可能只有幾年甚至最多幾個世紀的壽命,並可能很快噴射出其氫外包層。如果其核心反而正在聚變氦,那麼這顆恆星可能會繼續發光數十萬年。或者,氦聚變可能導致船底座 η 星像氣球一樣膨脹,變成一顆超巨星,在這種情況下,其較小的伴星可能會進入並擾亂外氫包層,加速超巨星的爆炸性死亡。
伍斯利說,一旦恆星死亡,其核心很可能會坍縮形成一個黑洞,儘管這個黑洞旋轉速度太慢,無法形成相對論性盤和 GRB。如果沒有形成這樣的盤,船底座 η 星的死亡可能會“特別不壯觀”,甚至無法產生超新星,因為恆星的殘骸只是滑落到黑洞的事件視界之後。
“有時我想知道船底座 η 星是否已經死亡了,”伍斯利說。“但人們告訴我他們仍然可以看到這顆恆星。”