宇宙中最耀眼的超新星,竟是反物质引爆的

作者: 阿维谢伊 · 盖尔-扬(Avishay Gal-Yam)

来源: 环球科学

发布日期: 2017-12-09

科学家发现了一颗由反物质引爆的超新星,其亮度和持续时间远高于其他已知超新星,挑战了现有理论。通过凯克天文台的观测,科学家们逐渐认识到宇宙中存在质量巨大的恒星,它们以剧烈的爆炸结束生命。这一发现不仅揭示了新的恒星爆炸方式,还可能预示着现代宇宙中存在特超巨星。

一位科学家无意中发现了一颗很不寻常的超新星:它的亮度和持续时间远高于其他已知超新星。如果按照它的亮度计算,那么这颗超新星的前身星将巨大无比,质量会超过现有理论的预测,不应存在于当前的宇宙中。跟随这一线索,科学家还发现了更为惊人的现象:这颗超新星竟由反物质引爆。

能量最高的超新星爆炸发生时,会发出骇人的亮光,场面极其震撼壮观,释放出的能量足以毁灭周围行星上的所有文明。2005年年中,美国夏威夷莫纳克亚的凯克天文台对两架“孪生”望远镜中的一架完成了升级。通过自动矫正大气湍流,升级后的那架望远镜可以像哈勃空间望远镜那样,拍摄出锐利清晰的图像。

听从了这一建议,我和当时的博士后研究人员德里克·福克斯、道格·伦纳德一起,尝试进行以前几乎只有哈勃空间望远镜才能进行的一类研究:搜寻超新星的前身星。换句话说,我们想要知道,当恒星即将爆炸时,它们看上去会是什么样子。

那时,很多科学家都认为,质量非常大的恒星不会爆炸,而会通过星风流失物质,逐渐变小。的确,绝大多数的理论天体物理学家都会说,由于这些强劲的星风,今天宇宙中的恒星无法长得很大——它们的质量不会超过100个太阳质量太多。但是,根据我们在夏威夷的观测结果,我们渐渐意识到,在目前的这个宇宙中,确实存在至少有200个太阳质量的恒星,而且它们会以宇宙中最剧烈的爆炸结束自己的一生。

我们开始使用“凯克”时,我和福克斯、伦纳德希望观测一颗爆发中的超新星,然后查看“哈勃”曾经拍摄的图像,从中寻找该恒星爆炸前的图像。因此,这颗超新星就得在“哈勃”拍摄过的众多星系中寻找。在“哈勃”拍摄的图片中寻找目标恒星的困难之处在于,我们得弄清楚在一个拥有数十亿颗恒星的星系中,到底是哪一颗恒星发生了爆炸。

2006年,一个偶然的机会让我得到了一个惊人的发现,这个发现不仅暗示了巨大的恒星会出现超新星爆炸,而且它们的爆炸方式同样惊人。这让我想到了一种完全不同的恒星爆炸——伽马射线暴。这个发现开启了一个新的篇章,而这一切都始于2006年我们在凯克天文台度过的又一个晚上。

2008年底,我前往德国加兴,与马普天体物理研究所的保罗·马扎利合作。马扎利是定量分析超新星光谱的世界级专家,他可以检验我通过粗略分析所得到的结果。他还拥有另一个大型设备、位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜所获得的有用数据。当马扎利运行分析程序时,我们一起坐在他的办公室里。是的!最终结果与我的分析相符:镍56的生成量相当于多个太阳质量,爆炸生成的各种元素的数量也与“对不稳定性”模型预言的相吻合。

现在,我们又找到了三个极可能是“对不稳定性”超新星的候选者。这几颗超新星非常罕见——10万个超新星中才有1个,它们的前身星至少要有140个,甚至重达200个太阳的质量。它们是生成化学元素的巨型工厂,可以发生科学界已知最剧烈的爆炸,它们甚至配得上“巨超新星”的名号。

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