精彩！身為宇宙萬物的墳墓，黑洞的誕生卻是無比絢麗
劇烈的宇宙爆炸剛好揭示了黑洞的誕生
恒星之死，黑洞之生
（圖源：sakkmesterke / iStock）
2018年似乎已經(jīng)過去很久了，但是這一年，天文學家目睹了在距地球2億光年的某星系中發(fā)生的一次猛烈爆炸，留給所有人滿腹的困惑。它與其他所有觀測到的超新星都不一樣—它爆炸的威力太強，且異常明亮。 科學界最初稱之為AT2018cow，然后很快給它起了一個更有趣的名稱：奶牛。
（圖解：“奶牛”出現(xiàn)的位置。圖源：R. Margutti / W. M. Keck Observatory）
在隨后的幾年中，這個短暫發(fā)生的事件仍然是個謎—它可能是一顆恒星被附近的黑洞撕成了碎片，也可能是一個“失敗超新星”事件—大質量恒星的核心完全坍縮形成恒星黑洞。 但是為了確認哪種情形是正確的，天文學家需要再觀測一次類似“奶牛”的爆炸。
幸運的是，最近類似的事件上演了。
從2020年10月12日開始，天文望遠鏡在30億光年外的某星系中觀測到了另一個爆炸事件，同樣的，它迅速發(fā)出了耀眼的光芒，隨后永遠消失。此次事件恰好能夠與“奶?！毕嗷C。天文學家在預印論文網(wǎng)站發(fā)表了一篇相關論文，并給此次事件起名為“駱駝”。
（圖解：“駱駝”出現(xiàn)的位置。圖源：arXiver）
天文學家開始了關于黑洞誕生的相關數(shù)據(jù)收集工作
西北大學的天體物理學家黛安·科佩詹斯（Deanne Coppejans）在《量子雜志》的一份報告中說：“這真是令人興奮?！?“類似AT2018cow這樣的新瞬變現(xiàn)象的發(fā)生說明這并不是一個偶然的古怪事件。這是我們正在研究的一種新型瞬變?！?/p>
對于天文學家來說，“奶?！笔录鞘窡o前例的—它明顯無法被準確解釋。 但是“駱駝”是在科學儀器被調式并開始捕捉相關事件之后出現(xiàn)的。 利物浦約翰·摩爾斯大學的天體物理學家丹尼爾·佩利（Daniel Perley）說：“我們能夠在其發(fā)生的幾天之內了解其中的秘密?！?/p>
“而且我們有很多后續(xù)數(shù)據(jù)，”佩利補充說。
幾天后，研究小組對夏威夷和加那利群島的望遠鏡進行了算法培訓，以收集關鍵數(shù)據(jù)并描繪出極其劇烈的宇宙爆炸的特征。 他們甚至在一項名為“天文學家電報”的服務器上發(fā)出了全球范圍內的公告，以供其他天文學家查看。
類似于“僵尸轉世”的恒星之死
此次新發(fā)生的“駱駝”事件一開始有兩個名字：一是來自記錄所有瞬變事件的全球目錄編寫的代號AT2020xnd，以及ZTF20acigmel，編號來自茲威基瞬變設施，它最初發(fā)現(xiàn)了此類太空爆炸。 后來這一事件的名字被改成了一個更相關的詞：“駱駝”—“ Xnd的命名關聯(lián)性并不高，” 佩利對量子雜志說。
就像“奶?！币粯?，“駱駝”在短時間內燃燒至非常明亮，在兩到三天內達到了峰值亮度。 它的亮度大約是典型超新星的100倍，然后在幾天而不是幾周內變暗。 “它的變暗過程非?？?，并且在變暗時仍然很熱，” 佩利說。
（圖解：超新星爆炸）
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在“駱駝”之前，還有另外兩個類似“奶牛”的事件被天文學家研究過，分別為代號“CSS161010”和“考拉”。雖然它們符合相似的過程—快速變亮然后變暗，并且由于產(chǎn)生巨大的熱量，使其光芒看起來是藍色的，但這些“藍色的光學瞬變事件” 與這兩回觀測到的爆炸是不同的。
加州大學伯克利分校的天體物理學家安娜·何（Anna Ho）說：“爆炸本身和僵尸轉世的行為非常相似。”她首先發(fā)現(xiàn)了“考拉”，后來又加入了“駱駝”的發(fā)現(xiàn)團隊。 這一系列過程看起來像是一顆恒星與附近的塵土和氣體相撞而產(chǎn)生的爆炸。
像“駱駝”和“奶牛”這樣的黑洞會發(fā)射強大的噴射流穿過死星的外層
但是，“通常而言我們所觀測到的碰撞階段所產(chǎn)生的爆炸會與其周圍的物質相撞，但收集到的數(shù)據(jù)表明，無論是周圍的物質數(shù)量，還是爆炸的沖擊波穿過物質的速度都不符合常理?！?/p>
換句話說，科學家目睹的可能是“失敗超新星”假設所預言到的景象—一顆大約是我們太陽質量20倍的超大恒星，它耗盡了內部燃料并開始走向衰亡。 當核心坍塌時，這種大小的恒星的墜入物質通常向外“反彈”—最后僅留下一個密度極大的天體：中子星。
（圖解：中子星）
佩利向量子雜志解釋說，“駱駝”和“奶?！彼坪踹`反了這一規(guī)范程序，“它們在核心塌陷的過程中發(fā)生了一些不尋常的事情”。 “我們做出的解釋是，它們沒有塌陷成中子星，而是直接塌陷成黑洞，導致了恒星的一大部分掉入了黑洞中。”
令人震驚的是，當黑洞開始吞噬一顆死星的外層時，它開始旋轉，并且轉得越來越快，最后它會從兩極噴出大量的高能量噴射流—當噴射出的能量穿過恒星外層時，就形成了我們所能觀測到的爆炸的亮光。
（圖解：黑洞示意圖）
并非所有黑洞的誕生過程都是相似的—無論是從大小上，還是它們出現(xiàn)的方式上。 黑洞是自宇宙大爆炸以來已知的最基本的強大力量的形式之一，但黑洞也為某些星系（比如我們的銀河系）提供了異常強大的中心重力。 但是由于連光都無法逃脫黑洞的引力，黑洞的內部究竟上演著怎樣一番景象是不可能從視界之外進行觀測研究的。因此對像“駱駝”和“奶?！边@樣的黑洞誕生過程的分析，或許可以幫助我們理解這些潛伏在宇宙深處的致命狩獵者。
BY:?Brad Bergan
FY:?Gigi Wei
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