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翻譯：張瀚之

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：張瑩

后臺(tái)：李子琦 胡永葳 李鳴晨

原文鏈接：https://www./millinovas-chance-discovery-x-ray

一幅描繪白矮星與其伴星爆發(fā)的插圖。

（圖片來(lái)源：Krzysztof Ulaczyk / 華沙大學(xué)天文臺(tái)）

超人并不是宇宙中唯一擁有X射線視覺的“生物”。許多爆炸的恒星也擅長(zhǎng)噴發(fā)這種高能光子。因?yàn)榻谝淮闻既坏陌l(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到一個(gè)全新的爆炸性恒星X射線輻射源的存在。它們爆發(fā)的強(qiáng)度與任何先前的宇宙爆炸都不同。它們就是“毫新星”，一個(gè)毫無(wú)疑問將進(jìn)入太空詞典的新詞！

在一項(xiàng)最新的研究中，天文學(xué)家在大麥哲倫云（LMC）和小麥哲倫云（SMC）中發(fā)現(xiàn)了28個(gè)毫新星。隨后他們意識(shí)到，這些爆炸中的第一個(gè)可能在八年前就被觀察到過(guò)，但當(dāng)時(shí)并未被識(shí)別出來(lái)。

盡管科學(xué)家們還不完全知道這些事件是如何產(chǎn)生X射線的，但他們認(rèn)為，毫新星是死亡殘余恒星，也就是白矮星，從一顆膨脹的伴星吸取了物質(zhì)從而形成的。

“我們偶然發(fā)現(xiàn)了這組爆發(fā)的變星，它們展現(xiàn)出了非常有特點(diǎn)的三角形對(duì)稱爆發(fā)，完全不同于人類任何已知的變星，”團(tuán)隊(duì)成員、華沙大學(xué)的科學(xué)家Przemek Mróz說(shuō)。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)篩查來(lái)自光學(xué)引力透鏡實(shí)驗(yàn)（OGLE）的20年的數(shù)據(jù)尋找長(zhǎng)期持續(xù)、光曲線變化的'引力微透鏡事件’，這些事件可能表明在銀河系周圍暗物質(zhì)暈中存在大爆炸后遺留的黑洞，也就是所謂的“原初黑洞”。

“在過(guò)去的幾個(gè)月里，我一直在尋找銀河系暗物質(zhì)暈中原初大質(zhì)量黑洞的信號(hào)，”Mróz說(shuō)道，“不過(guò)我們一個(gè)都沒找到，這很可能說(shuō)明這些大質(zhì)量黑洞可能只占暗物質(zhì)的不到百分之幾?！?/p>

通常，這可能會(huì)讓天文學(xué)家們感到失望。但正是這一結(jié)果幫助Mróz和他的團(tuán)隊(duì)確認(rèn)了毫新星的發(fā)現(xiàn)。

比太陽(yáng)更熱、更亮

“OGLE的數(shù)據(jù)揭示了大麥哲倫云和小麥哲倫云中有許多天體的亮度在幾個(gè)月內(nèi)增亮了10到20倍。有些甚至表現(xiàn)出每隔幾年就會(huì)發(fā)生一次的反復(fù)爆發(fā)，而其他天體則只在觀察期間爆發(fā)過(guò)一次?！?/p>

其中一個(gè)特別的天體，OGLE-mNOVA-11，在去年年底的爆發(fā)讓人們有機(jī)會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性的詳細(xì)研究。

“2023年11月，它進(jìn)入了爆發(fā)狀態(tài)，因此我們決定進(jìn)行額外的后續(xù)觀測(cè)，以更詳細(xì)地研究它，”Mróz說(shuō)，“我們使用南非大型望遠(yuǎn)鏡（SALT）獲取了一組光學(xué)光譜。我們發(fā)現(xiàn)了來(lái)自氦、碳和氮的電離原子的發(fā)射線，表明溫度極高。”

首個(gè)被觀測(cè)到的毫新星，稱為ASASSN-16oh。

（圖片來(lái)源：NASA/CXC/M. Weiss）

Mróz還補(bǔ)充道，研究人員使用了NASA的尼爾·格雷爾斯雨燕天文臺(tái)觀察了這個(gè)天體，并探測(cè)到從源頭發(fā)出的軟X射線。團(tuán)隊(duì)推測(cè)這些X射線是由溫度超過(guò)100萬(wàn)華氏度（60萬(wàn)攝氏度）的氣體所產(chǎn)生的。

這個(gè)溫度大約是已知宇宙中最熱的恒星WR 102的三倍，是太陽(yáng)表面溫度的100倍。如果OGLE-mNOVA-1發(fā)生在我們的太陽(yáng)系，從我們的視角來(lái)看，它的亮度將是太陽(yáng)的100倍。

這28個(gè)事件與一種奇特且至今看似獨(dú)特的宇宙爆炸現(xiàn)象相似，這種爆炸現(xiàn)象被稱為ASASSN-16oh，2016年由全天空自動(dòng)超新星巡天（ASAS-SN）探測(cè)到，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在認(rèn)為它是一個(gè)毫新星。

“我們認(rèn)為OGLE-mNOVA-11、ASASSN-16oh以及其他27個(gè)物體構(gòu)成了一個(gè)新的暫態(tài)X射線源類別，我們將它們命名為毫新星，因?yàn)樗鼈兊姆逯盗炼却蠹s是經(jīng)典新星的千分之一?！?/p>

“那么，毫新星究竟是什么？它們是如何形成的，又有什么獨(dú)特之處？”

一種不同類型的爆炸性死亡恒星

盡管經(jīng)典新星與矮新星之間沒有明顯的相似性，但白矮星似乎是毫新星之謎的幕后主使。

這些恒星遺骸是由質(zhì)量類似太陽(yáng)的恒星在耗盡核聚變?nèi)剂蠒r(shí)形成的，核聚變是將氫轉(zhuǎn)化為氦的過(guò)程。隨著核聚變?cè)诤阈峭鈱永^續(xù)進(jìn)行，恒星會(huì)膨脹為亞巨星或者紅巨星。

與質(zhì)量更大的恒星不同，這些恒星在死亡后不會(huì)形成中子星或黑洞，而是像太陽(yáng)這樣的恒星以陰燃的白矮星形式結(jié)束其生命——白矮星是極其致密的天體，但不在同一層次上。

對(duì)于像太陽(yáng)這樣的孤立恒星來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)平靜的死亡過(guò)程，但許多恒星擁有雙星伴侶。因?yàn)橐恍╇p星系統(tǒng)中的兩顆恒星足夠靠近，白矮星可以從伴星吸取物質(zhì)，這些伴侶至少能為它們帶來(lái)暫時(shí)的復(fù)活。

在其他情況下，恒星與白矮星之間的距離不足以啟動(dòng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，直到伴星膨脹為紅巨星，并填滿其半部分的虛擬8字形，或者說(shuō)它的洛希瓣。

圖片來(lái)源: NASA, ESA, A. Goobar （斯德哥爾摩大學(xué)）/哈勃望遠(yuǎn)鏡

以這種方式獲得恒星物質(zhì)的白矮星是不同類型新星事件的元兇。最著名的例子就是Ia型超新星，在這種情況下，白矮星會(huì)在從伴星吸取的恒星物質(zhì)堆積到其表面后發(fā)生失控的熱核爆炸，導(dǎo)致白矮星被摧毀（盡管也有罕見的Iax型超新星事件，其中白矮星以殘破的'僵尸星’身份存活下來(lái)）。

然而，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，OGLE-mNOVA-11的光學(xué)光和X射線特性并不完全符合'經(jīng)典’新星或Ia型超新星的特點(diǎn)，這些超新星是由白矮星在伴星向其表面傾倒恒星物質(zhì)后發(fā)生的熱核爆炸所引起的。它們也不同于'矮新星’的特征，后者發(fā)生在類似的環(huán)境下，但它們較為微弱，破壞性較小，因此可以重復(fù)發(fā)生。

“我們認(rèn)為毫新星是由白矮星和亞巨星組成的雙星系統(tǒng)，亞巨星是那種核心中的氫已經(jīng)耗盡并膨脹的恒星。這兩顆恒星的軌道周期只有幾天。它們的接近性使得物質(zhì)能夠從亞巨星流向白矮星?！?/p>

這張圖示展示了一顆恒星如何膨脹并填滿其羅氏葉，將物質(zhì)輸送到伴星。

（圖片來(lái)源：溫伯恩科技大學(xué)）

雖然目前天文學(xué)家們不清楚毫新星的X射線輻射是如何產(chǎn)生的，但已經(jīng)有了兩個(gè)初步的猜想。

“根據(jù)一個(gè)假設(shè)，X射線可能是在白矮星赤道附近的一個(gè)帶狀區(qū)域產(chǎn)生的，那里來(lái)自亞巨星的氣體撞擊白矮星表面，”Mróz解釋道?！傲硪环N可能是，X射線來(lái)自白矮星表面發(fā)生的一個(gè)弱熱核失控反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)是由物質(zhì)落到白矮星上觸發(fā)的?！?/p>

“這種爆炸足夠微弱，幾乎沒有物質(zhì)從白矮星被噴射出來(lái)。”

如果是這樣的話，白矮星的質(zhì)量應(yīng)該在不斷增加，這可能意味著它最終會(huì)以更強(qiáng)大的Ia型超新星的形式爆發(fā)。因此，毫新星可能是Ia型超新星的'前身星’——如果這個(gè)猜想成立，那將是一個(gè)超級(jí)令人興奮的發(fā)現(xiàn)。

Ia型超新星對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)非常有用，因?yàn)樗鼈兊目梢姽廨椛浞浅＞鶆?，可以作為“?biāo)準(zhǔn)燭光”來(lái)測(cè)量宇宙距離。如果通過(guò)毫新星提前獲知Ia型超新星何時(shí)何地即將爆發(fā)，我們就能更好地理解這些事件。

Mróz解釋了對(duì)毫新星研究的下一步計(jì)劃。

“我們將實(shí)時(shí)監(jiān)控所有29個(gè)物體的亮度，等待下一次爆發(fā)的開始，我們還計(jì)劃進(jìn)行更多的后續(xù)觀測(cè)，以更好地理解這些爆發(fā)背后的物理過(guò)程。”

這項(xiàng)研究成果在12月12日發(fā)表在了《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

責(zé)任編輯：郭皓存

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宏偉的螺旋星系NGC 5643

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