“一生一次”的新星爆發正在遲到

著名的爆發之星北冕座T星本應隨時爆發,但它稍微晚了一些

A white dwarf star and a red giant star

白矮星()從其較大的伴星()虹吸氣體的藝術家概念圖。堆積在白矮星上的被吞噬物質會引發熱核爆炸,導致恆星亮度劇增。

Mark Paternostro/科學來源

我喜歡說宇宙就像一個時鐘,許多物體和事件都在經歷可以測量和理解的週期。畢竟,我們的日曆和時鐘實際上是基於天文過程,例如地球的自轉及其繞太陽的軌道。

其他一些物體也保留著日曆,但也許它們不經常看錶。它們遲到了。

北冕座T星(簡稱T Cor Bor)的情況似乎就是如此。大約每80年左右,它的亮度就會急劇增加,在短短幾個小時內從默默無聞變為天空中最亮的200顆恆星之一。這種節奏使其每一次爆發都成為真正的“一生一次”的事件。上次發生這種情況是在1946年,因此您可能會預計下一次要到2026年,也就是兩年後。然而,這個特殊的天體在一年前就開始顯示出即將爆發的跡象,因此天文學家更新了他們自己的預約日曆。


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然後什麼都沒有——至少,目前還沒有。它肯定會爆發,但可能要再等一年。或者可能就在今晚。

北冕座T星是一個雙星系統,或者說是兩顆相互繞行的恆星。其中一顆,通常是較亮的一顆,是紅巨星,一顆比太陽稍大,並且處於生命末期的恆星。恆星核心中複雜的processes導致外層膨脹和冷卻。它隨著體積增大而變得更加明亮——發出更多的光——但其膨脹外層較冷的氣體使恆星變為紅色。據估計,它大約是太陽寬度的75倍,直徑超過1億公里——大到如果用它替換我們的太陽,它將幾乎延伸到金星軌道。

另一顆恆星則更加“死亡”。它也像太陽一樣開始,並經歷了紅巨星階段。隨著時間的推移,它吹散了外層,露出了熾熱的核心——一顆白矮星。它只有地球大小,但質量卻比太陽還大,它極其熾熱和緻密,但其矮小的身材使其比其膨脹的伴星暗淡得多。

儘管白矮星體積很小,但其密度賦予了它巨大的引力。這兩顆恆星靠得非常近,僅相隔約7500萬公里,因此白矮星可以從紅巨星那裡物理地拉走物質。這使得北冕座T星進入了第二個恆星類別:它不僅是一個雙星系統,而且還是一個共生系統。

紅巨星虹吸走的物質向白矮星移動,但不能簡單地墜落到它上面。由於這兩顆恆星相互繞行,墜落的物質具有角動量,即旋轉物體繼續旋轉的趨勢。當它向較小的恆星移動時,它會加速這種側向運動,就像水流下浴缸排水口時加速一樣。這種物質在白矮星周圍形成一個扁平的盤,稱為吸積盤。物質——主要是氫——然後從圓盤的內邊緣落到白矮星的表面。

但是,所有這些新增的物質都構成了一個問題。隨著時間的推移,氫氣在白矮星表面擴散並堆積起來。以天文單位來看,每年落入的量很小,只有太陽質量的幾十億分之一(用更人類的單位來說,大約是月球質量的七分之一!)。但請記住,白矮星的引力非常強大,是地球的10萬倍。隨著氫的積累,它變得極其熾熱,並最終被壓縮到發生災難性核聚變的程度。也就是說,它像熱核炸彈一樣爆炸——或者,實際上,是數萬億個熱核炸彈。

爆炸產生的衝擊波迅速膨脹,釋放出巨大的能量。在峰值時,爆炸釋放出的光比兩顆恆星加起來還要多1000倍,而它們已經比太陽亮幾百倍,所以這確實是一件大事。

從地球上看,結果是一顆“新”星,即所謂的新星,突然在天空中閃耀。但這還沒完。一旦爆炸消退,白矮星穩定下來,這個過程就會重複進行。紅巨星開始向白矮星輸送物質,物質積累、擠壓並再次爆炸:洗滌、沖洗、重複。

天文學家在過去至少兩次目睹了北冕座T星的爆發,分別是在1866年和1946年。(還有不太確鑿的早期報告稱,在1217年和1787年,一顆非常明亮的恆星突然出現在可疑地靠近北冕座T星的位置。)這種重複性使該系統成為一類稱為再發新星的新星亞類。

但是,北冕座T星的一些行為仍然讓天文學家目前能提供的最佳預測感到沮喪。在1938年,即上次爆發前大約八年,該系統的亮度略有增加,進入了天文學家有時稱之為激發態的狀態。這種情況在2015年再次發生,將預期的爆發日期提前至2023年。然後,在1946年爆發前一年多一點,它的亮度略有下降,而去年也看到了同樣的下降。鑑於此,天文學家將預期日期調整為2024年初,儘管可能晚至9月。

嗯,當我十月份寫這篇文章時,我要為所有相關天文學家說一句:哎呀。但我們真的沒有什麼可道歉的——對北冕座T星爆炸性增亮的估計本質上是統計性的,因此存在相當大的不確定性。它很可能在今年年底前爆發,或者可能在明年年初。無論如何,它應該很快就會發生。

當它爆發時,天文學家會將地面和太空中的望遠鏡對準該事件,希望能儘可能多地收集資訊,以便更好地瞭解北冕座T星是如何以及為何在爆炸前變亮然後變暗的。

當它最終決定爆發時,它會變得有多亮?目前,它的亮度徘徊在星等10.0左右,太暗了,不用大型雙筒望遠鏡或望遠鏡就看不到。它應該會增亮到星等2.0,大致與北斗七星中的恆星亮度相同。這將使其即使在輕度光汙染的天空下也很容易看到。

當它最終爆發時,您如何才能發現它?它位於北冕座。北冕座在天空中足夠偏北,因此北半球的每個人都有機會看到它。在接下來的一個月左右,您可以在日落後天黑後,面向西方,找到這個星座。明亮的橙色恆星大角星將位於地平線附近。北冕座將是一個彎曲的弧形,像字母C,大約在其上方20度(相當於您伸出的拳頭大小的兩倍)。一旦北冕座T星爆發,它應該比星座中任何恆星都亮,就在恆星曲線之外。

不幸的是,從11月開始,北冕座將在日落後位於地平線以下。要看到它,您必須在日出前,大約凌晨4點起床,屆時它將在東北方向的地平線附近。隨著時間的推移,它會在日出前變得更高,更容易看到。

我要指出的是,我看到很多關於北冕座T星的新聞都給人一種印象,認為這顆恆星將閃耀光芒,成為夜空中令人歎為觀止的景象。實際上,它只會變得像一顆中等亮度的恆星一樣亮。但這仍然很酷,值得關注!在我們的星系中,只知道少數幾個再發新星,而且更少有亮到無需光學輔助就能看到的。因此,雖然它可能無法與天空中的金星媲美,但僅僅知道您所看到的背後的現實——兩顆垂死和死亡的恆星被鎖定在一段舞蹈中,這段舞蹈導致了一場靈魂蒸發的爆炸,其規模超過了您能想象的任何事物——就使其值得一看。

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