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第一次捕获黑洞或中子星的诞生

发布时间:2019-01-11 06:24:02

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西北大学领导的国际团队越来越接近了解今年夏天在北方天空爆裂的神秘明亮物体。

6月17日,ATLAS调查的夏威夷双望远镜在赫拉克勒斯星座发现了一个2亿光年远的非常明亮的异常。被称为AT2018cow或“The Cow”的物体迅速爆发,然后几乎消失得很快。

在结合多个成像源(包括硬X射线和无线电波)之后,多机构团队现在推测望远镜捕获了恒星坍缩形成紧凑物体(如黑洞或中子星)的确切时刻。在物体的事件视界周围接近并旋转的恒星碎片引起了非常明亮的光辉。

这个罕见的事件将帮助天文学家在黑洞或中子星创造的最初时刻更好地理解物理学。 “我们认为'牛'是形成一个吸积黑洞或中子星,”西北大学领导这项研究的Raffaella Margutti说。 “我们从理论上知道,当一颗恒星死亡时,黑洞和中子星会形成,但我们从来没有在它们出生后就看到它们。从来没有。”

马古蒂将于1月10日在西雅图举行的美国天文学会第233次会议上介绍她的发现。该研究将发表在天体物理学杂志上。

Margutti是西北大学Weinberg艺术与科学学院的物理学和天文学助理教授,也是CIERA(天体物理学跨学科探索与研究中心)的成员,该学院是西北大学的一个研究中心,专注于推进天体物理学研究,重点是跨学科联系。

好奇的牛

在第一次发现之后,The Cow立即引起了国际关注,让天文学家们摸不着头脑。 “我们认为它必须是超新星,”马古蒂说。 “但我们观察到的挑战了我们目前关于恒星死亡的观念。”

首先,异常是不自然的亮 - 比典型的超新星亮10到100倍。它也比其他已知的恒星爆炸更快地爆发和消失,粒子以每秒30,000公里(或光速的10%)飞行。在短短16天内,该物体已经释放了大部分力量。在某个现象持续数百万年的宇宙中,两周相当于眨眼间。

“我们马上就知道,这个来源在短短几天内从非活动状态变为峰值状态,”Margutti说。 “这足以令所有人兴奋,因为它非常不寻常,按照天文标准,它非常接近。”

使用西北大学访问W.M.的观测设施夏威夷的凯克天文台和亚利桑那州的MMT天文台,以及远程访问智利的SoAR望远镜,Margutti仔细观察了物体的化妆。 Margutti和她的团队检查了牛的化学成分,发现了氢和氦的明显证据,这些证据排除了紧凑物体的模型,这些物体就像产生引力波的物体一样。

综合战略

天文学家传统上研究光学波长的恒星死亡,它使用望远镜捕获可见光。另一方面,Margutti的团队使用更全面的方法。她的团队用X射线,硬X射线(比普通X射线强10倍),无线电波和伽马射线观察物体。这使他们能够在初始可见亮度消失后很长时间内继续研究异常。

在ATLAS发现该物体后,Margutti的团队迅速获得了使用NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和INTEGRAL硬X射线实验室的The Cow的后续观测,XMM-Newton的软X射线和极大阵列的无线电天线走向牛。

马古蒂将牛的相对裸露归因于潜在的解开这个星际之谜。虽然恒星可能一直坍缩成黑洞,但新生黑洞周围的大量物质阻挡了天文学家的视野。幸运的是,与典型的恒星爆炸相比,围绕The Cow旋转的喷射物减少了约10倍。由于缺乏材料,天文学家可以直接看到物体的“中央发动机”,它发现自己是一个可能的黑洞或中子星。

“一个'灯泡'正坐在爆炸的喷射物内部,”马古蒂说。 “在正常的恒星爆炸中很难看到这一点。但是牛的喷射质量非常小,这让我们可以直接观察中央发动机的辐射。”

银河邻居

Margutti的团队也受益于这颗恒星与地球的相对接近程度。尽管它位于遥远的矮星系CGCG 137-068中,但天文学家认为它“正好在拐角处”。

“顺便说一句,”我们接近两亿光年,“马古蒂说。 “这是我们所发现的最接近这种瞬态物体。”

Margutti在西北大学的团队包括研究生Aprajita Hajela,博士后研究员Giacomo Terreran,Deanne Coppejans和Kate Alexander(哈勃研究员)以及一年级本科生Daniel Brethauer。

“有机会作为最前沿和国际化的东西做出贡献,因为理解AT2018作为本科生是一种超现实的体验,”Brethauer说。 “帮助世界各地的专家们以最小的方式弄清楚AT2018的情况是什么,这在夏天开始时超出了我的最大期望,而且我将在余生中记住这一点。”

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