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銀河系附近一顆恆星即將發生劇變

去年出現在小麥哲倫雲中的明亮新星(上)。下圖箭頭指出了它所在的位置。此為負片。光學引力透鏡實驗(OGLE)巡天

偶爾,天空中會出現一顆之前沒有見過的恆星。憑直覺,我們習慣於它們當成新的恆星。但實際上並不是。這種平白無故出現的恆星,有些被叫做新星,有些被叫做超新星。究竟叫什麼,和它們的亮度及產生機制有關。

新星爆發產生的能量少,亮度不及超新星。它們是已死恆星的迴光返照。新星實際上是一種發生在雙星間的奇特事件。超新星爆發產生的能量多,亮度高,通常比整個星系還亮。它們大多是大品質恆星臨終內核塌陷引發的,但有些超新星(Ia型)的產生機制卻也可能與新星有關。

在誘發新星的條件中,我們通常能夠見到白矮星的身影。白矮星是類日恆星死後留下的殘骸。與此同時,雙星在宇宙中也很普遍。假如雙星中有一顆變成了白矮星,而另一顆沒有(或膨脹成了紅巨星),再假如它們相隔不遠,那麼這對雙星就有機會製造出一顆新星。

條件一旦被滿足,新星的前身白矮星便會從它的伴星那裡攫取物質。並把攫取過來的物質囤積在其表面。白矮星的品質因此越來越大。一旦物質足夠多,就會觸發短時的核聚變反應,釋放出光和能量。一顆新星就這麼出現了。

新星是多種多樣的。有的會快速變亮,有的則是緩慢遞增;有的會反覆出現,而有的只是曇花一現。而且新星和超新星也不是沒有關係。如果白矮星的品質足夠大,那它就有可能因物質積累超過極限而發生坍縮,繼而炸裂。

比如,2016年10月,天文學家在銀河系的衛星系小麥哲倫雲(星系)中發現了一顆新星(編號為SMCN 2016-10a)。這顆新星的亮度非常高,是有史以來人類在小麥哲倫雲中發現的最亮新星,也是有史以來人類觀測到的最亮新星之一。

新星的成因。新星產生的核聚變反應雖然會讓它變亮,卻不足以摧毀白矮星。但一旦白矮星品質超過錢德拉塞卡極限,那麼從量變到質變,情況就會發生本質上的變化。Casey Reed / NASA

小麥哲倫雲距離地球有大約20萬光年,但距離卻沒有妨礙天文學家的研究。很重要的一個原因就是,這顆新星太亮了。而其如此明亮的原因,很可能與其前身白矮星的品質有關。

這顆新星的前身白矮星品質已經接近了錢德拉塞卡極限。

如果一顆白矮星的品質超過太陽的1.44倍,那麼它就將無法承受自己的體重,坍縮成中子星,並在此過程中發生劇烈的爆炸,從新星上位為超新星(Ia型)。這條品質紅線就是所謂的錢德拉塞卡極限。

也就是說,只要SMCN 2016-10a繼續攫取物質,那麼它未來很快就會爆發成超新星。

新星委實是一種非常有意思的天文現象。

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