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350年前,1万光年外出现一颗新星,科学家至今不知它从何而来

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大概整整350年前的1670年6月,法国天文学家安特姆·沃图哈特(Voituret Anthelme)在北半球天空的狐狸座观测到了一颗新星。这颗新星,叫做CK Vulpeculae,翻译过来就是狐狸座CK。

原本那片区域一片漆黑,却突然出现了一颗光点,这立刻引起了他的注意。在大约1年半的时间之后,这颗新星才逐渐黯淡下去,归于沉寂。

直到现在,科学家们仍然在试图破解这次新星的爆发原因,因为对它的观测结果表明,它和其他普通的新星似乎有一些不同之处。不过,随着研究的越来越深入,他们反而发现了一个更加麻烦的事实,令科学家们头疼不已。

近些年来,有科学家推测,狐狸座CK的爆发,或许来自于两颗恒星的碰撞。欧洲航天局和德国马克斯·普朗克射电天文研究所的天文学家Tomasz Kamiński所率领的团队发现了恒星碰撞的证据,他们的观测结果表明,狐狸座CK周围气体的质量和化学成分都非常高,这很符合两颗主序星相碰撞的结果。

到了2018年的时候,他和他的团队又在这里找到了一种具有放射性的铝同位素。巧的是,这种同位素恰好与恒星的碰撞有一些关联,是科学家们多年以来一直在宇宙中寻找的元素。因此,这种说法一度获得了很多科学家的支持。

(图片说明:狐狸座CK星云)

不过,来自澳大利亚新南威尔士大学的天文学家Stewart Eyres所领导的团队则否认了这种说法,在对狐狸座CK周围的星云进行观测分析后,他们发现了一些特别的化学元素,而这些元素是在两颗主序星碰撞后不应该存在的。不过,他们只是否认了主角,而不是否认了整个事件。他们认为,狐狸座CK确实是来自于恒星碰撞,其主角不是两颗主序星,而是一颗白矮星和一颗褐矮星。

不论是哪种说法,刚才提到的铝的同位素都是非常重要的参照物。因此,由印度物理研究实验室的Dipankar Banerjee、双子星天文台的Tom Geballe和英国基尔大学的Nye Evans共同领导的一个国际天文学家团队,利用北双子星天文台的近红外光谱仪,对整个星云进行了红外成像,来研究这里所包含的成分。

在观测的过程中,他们发现了一些奇怪的事。

狐狸座CK星云呈双叶片形状,中心处的恒星释放出微弱的射电源。在星云的边缘,铁原子的光谱表现出了明显的红移和蓝移现象,我们知道,这些都是物质在远离和靠近我们过程中所产生的多普勒效应,这也是我们判断这些天体或物质运动方向的关键。

正是通过这个现象,科学家们发现这些物质的移动距离远远超过了他们的设想。也就是说,星云的膨胀速度比以前的数据要更快。

Banerjee介绍说:“对于这样的发现,我们没有任何的质疑。当我们发现这些气体以出人意料的700万公里/小时(430万英里/小时)超高速度运行时,还是感到非常兴奋的。这暗示我们,关于狐狸座CK还有理论之外的事情发生。”

很容易理解,如果膨胀速度非常快,就代表着它的尺寸也要非常巨大。于是,他们的团队从这里入手,对这个神秘的天体进行了分析。

他们以10年的观测数据为基准进行研究,分析了星云的膨胀速度和膨胀率,以及它的具体位置。结果表明,以前的研究确实让我们对它有很大的误解。在此之前,科学家认为它距离我们大约有1630光年,而这一次的研究结果显示,它和我们的距离其实有10000光年,是当初认为的6倍。

而且,由于实际距离比以前计算的要远得多,那么如果看到相同的效果,就意味着它的爆发能量也要比此前计算的结果要大得多。研究人员计算后认为,狐狸座CK这颗新星爆发时的能量,大约是以前数据的25倍!

所以,这个问题研究到这里,又回到了起点:到底是什么事件产生了这颗新星呢?

Evans指出:“从爆炸能量的角度来看,我们的发现让狐狸座CK恰好处在了新星和超新星中间的位置上。这种天体在银河系中非常少见,导致它爆发的那个原因——或者也可能是那些原因——仍然是个谜。我们知道它不是新星也不是超新星,但没人知道它究竟是什么。”

目前来说,科学家们也只能暂时给这类天体起一个名字,叫做中等亮度光学瞬变体(Intermediate Luminosity Optical Transients,简称ILOTs),至于它的产生原因目前还是个未知数。有一些科学家提出过自己的理论,就像对狐狸座CK的猜测一样,他们认为中等亮度光学瞬变体应该是由双星系统产生的,并且双星系统中至少有一颗恒星属于巨星。但是,这个说法目前也有待证实。

在本次研究中,这支团队并没有追究狐狸座CK的产生原因。看起来,更深入的研究还是非常有必要的,这也是人类了解中等亮度光学瞬变体的一个好机会。

宇宙中总是有着各种各样令人难以理解的神奇现象,需要我们花上几十甚至几百年去研究。就像中等亮度光学瞬变体以及木星大红斑一样,都是在差不多350年前被发现的,迄今为止仍然深深地困扰着科学家。想要破解宇宙的难题,恐怕还需要更长的时间和更多的研究才可以。而随着我们天文学的发展,势必还会有更多更难的问题等着科学家,那些新的难题,不知还要让我们困惑几百年……

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