“光回波”或揭开170年前罕见超快恒星爆炸喷射物速率之谜

▲图为哈勃太空望远镜的WFPC2照相机拍摄的彩色图像，图中展示了围绕着这颗恒星的哑铃状气体尘埃云。这个星云的质量是太阳的10倍之多，是由海山二双星（Eta Carinae）在19世纪“大喷发”时期（Great Eruption）喷射出来的。

想象一下，在20秒内从地球达到月球需要多快的速度，据美国科学日报网8月2日消息称，这就是170年前不稳定的超大质量的海山二双星（Eta Carinae）爆发时的物质喷射速度。据日前刚被英国《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）接受的两篇研究论文称，一组来自美国的天文学家得出结论，海山二的这些喷射物质是迄今为止人类观测到的、速度最快而没有造成恒星完全毁灭的恒星爆发喷射气体。

海山二是银河系中已知最明亮的恒星，那次爆炸释放出的能量几乎和典型的超新星爆炸释放的能量相同。通常超新星爆炸后留下的是一具恒星“尸体”，但是那次爆发后，海山二双星系统仍然存在，并在导致“大爆发”的成因中发挥了关键作用。在过去的七年里，由美国亚利桑那大学（University of Arizona）的内森·史密斯（Nathan Smith）和太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）的阿明·莱斯特（Armin Rest）领导的一个天文学家小组通过观察来自海山二及其周围的光回波来推断确定这次极端恒星爆炸的剧烈程度。

当来自明亮的、短暂的发光事件的光被尘埃云反射时，就会产生光回波，尘埃的作用就似遥远的镜子，把光反射向地球的方向。与音回波一样，由于光速有限，反射光的到达信号会在原始事件发生之后才抵达，即在时间上会有一定的延迟。就海山二而言，那次明亮的发光事件是19世纪中期一次被称为“大喷发”的重要恒星事件，期间这颗恒星喷发出了大量物质。而近年来捕捉到的这些延迟的光回波信号能让今天的天文学家们用现代天文望远镜及仪器来解读破译大喷发射出的光波，尽管从地球上观测到那次事件的最初喷发出现在19世纪中期——那时诸如天文光谱仪等的现代观测研究工具还未被发明问世。

史密斯介绍道：“光回波研究将是继时间旅行之后的下一个研究热点，它赋予了我们一个机会去揭开170年前那次罕见恒星爆发现象的神秘面纱，并且借用的是现代望远镜和照相机。这就是为什么（对于天文学家来说）光回波如此美丽。与此同时，我们还可以将有关该事件本身的信息与被喷射出的、已有170年历史的残余星云进行比较研究。那次事件是这颗非常罕见的巨型恒星所发生的一次巨型爆炸，也是自银河系形成以来前所未有的。”

在美国国家科学基金会（NSF）的支持下，该研究小组使用了8米双子天文台望远镜（南半球）、智利的托洛洛山美洲际天文台的4米布兰科望远镜，以及拉斯·坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜上的若干仪器来对这些光回波进行解码，并了解那次历史性爆炸中气体的膨胀速度。莱斯特介绍说：“双子望远镜的光谱数据能帮助我们确定这种气体中所观察到的前所未有的超高速率——这种气体膨胀的速率在每秒10,000到20,000公里之间。”

NSF天文科学分部主任理查德·格林（Richard Green）指出：“了解银河系一些最大的恒星周围的动态环境是天文学研究中最困难的领域之一。与太阳这样大小的恒星相比，这些非常巨大的恒星寿命都较短。尽管如此，从统计学上来看，在它们正在经历重大演变过程时捕捉到它们几乎是不可能的。这也就是为什么像海山二这样的案例如此重要，而这也是NSF支持这类研究的原因。”

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 编译：朱明逸 审稿：阿淼 责编：张梦

期刊来源： 《皇家天文学会月刊》

期刊编号： 0035-8711

原文链接： https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180802130823.htm

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