科學家們是否解開了太空中超亮的爆炸"奶牛"之謎？

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這可能是黑洞或中子星的遺留物。

AT2018cow的藝術繪圖。(圖片來源：日本國家天文臺)

研究被稱為"奶牛"的神秘恒星爆炸的科學界認為這次爆炸可能產(chǎn)生了一個黑洞或中子星。

2018年，科學家在約2億光年外一個名為CGCG 137-068的星系中發(fā)現(xiàn)了被稱為AT2018co的超亮恒星爆炸，綽號"奶牛"。但是這個奇怪的爆炸事件讓科學家們感到困惑，因為就在它被發(fā)現(xiàn)之后，宇宙中的"奶牛"突然產(chǎn)生了一個比典型的超新星至少亮10倍的爆炸，然后在幾個月內(nèi)逐漸消失，美國宇航局當時如是說。

現(xiàn)在，科學家們在一項新的研究中認為，他們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了"奶牛"的真實情況。

自從爆炸被發(fā)現(xiàn)以來，科學家們一直在糾結(jié)是什么導致了"奶牛"的恒星爆炸，主要的理論認為該事件可能催生了一個像黑洞或中子星的物體。

"仍然不清楚AT2018cow是由一個新生的緊湊物體驅(qū)動的恒星爆炸，還是由恒星爆炸期間產(chǎn)生的沖擊力驅(qū)動的，與密集的環(huán)境介質(zhì)相互作用，"領導這項新研究的麻省理工學院的研究員德拉吉·帕薩姆告訴本網(wǎng)站。"另一個假設是，AT2018cow可能是一個重達10,000-100,000太陽質(zhì)量的中等質(zhì)量黑洞撕裂一顆恒星的結(jié)果。"

為了解開這個謎團，"我們研究了該源的X射線亮度是如何隨時間變化的，”帕薩姆說。"具體來說，我們想找出是否有一個時間尺度，使X射線有規(guī)律地變化。"

研究小組對此次爆炸事件的所有現(xiàn)有X射線數(shù)據(jù)進行了計算機分析，創(chuàng)建了 "功率密度譜 "，帕薩姆解釋說。"如果在X射線亮度中存在任何有規(guī)律的調(diào)制，它將在功率密度譜中顯示為一個峰值。

而他們發(fā)現(xiàn)了這樣一個峰值。帕薩姆表示，"這表明在這次爆炸的中心有一個緊湊的物體（黑洞或中子星）。該小組的研究結(jié)果詳見12月13日出版的《自然天文學》雜志，顯示了來自 "奶牛"的X射線亮度每4.4毫秒波動一次的證據(jù)。這個時間使研究小組能夠調(diào)查產(chǎn)生X射線信號的區(qū)域的大小。

帕薩姆說，"憑直覺，我們可以想象，一簇熱的X射線產(chǎn)生的物質(zhì)平均每4.4毫秒有規(guī)律地變亮和變暗。

研究小組表示，這些信息表明爆炸中心很可能有一個緊湊的物體存在，要么是黑洞，要么是中子星。

此外，根據(jù)現(xiàn)有的光學和其他數(shù)據(jù)以及對該系統(tǒng)的觀察，"我們知道這次爆炸的位置與宿主星系的一個恒星形成區(qū)域相吻合。這意味著AT2018cow的爆炸點有大量的恒星準備死亡，"帕薩姆說。

有了上述結(jié)論，帕薩姆補充說，“我們認為這很可能是一顆垂死的恒星形成了一個緊湊的被壓縮的星體?！?/p>

帕沙姆補充說，通過他們的分析，他們還不能確定從爆炸中"誕生"的物體是一個黑洞還是一個中子存儲，但"我認為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)可能有助于我們得到這個答案"，帕薩姆說。

相關知識

黑洞（英語：black hole）是時空展現(xiàn)出極端強大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域[6]。廣義相對論預測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空，形成黑洞[7][8]；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界（英語：event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征[9]。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光[10][11]。此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞，這種溫度往往在數(shù)十億分之一K，因此基本上無法觀測。

最早在18世紀，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體[12]。1916年，卡爾·史瓦西發(fā)現(xiàn)了第一個能用來表征黑洞的廣義相對論精確解（也就是史瓦西黑洞），然而大衛(wèi)·芬克爾斯坦在1958年才首次發(fā)表史瓦西解做為一個無法逃脫空間區(qū)域的解釋。長期以來，黑洞一直被認為僅僅來自數(shù)學上的好奇。在20世紀60年代，理論工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發(fā)現(xiàn)中子星，激發(fā)了人們引力坍縮形成的致密天體可能是天體物理中的實體的興趣。

預期恒星質(zhì)量的黑洞會在恒星的生命周期結(jié)束的坍塌時形成。黑洞形成后，它可以經(jīng)由吸收周邊的物質(zhì)來繼續(xù)生長。透過吸收其它恒星并與其它黑洞合并，可能形成數(shù)百萬太陽質(zhì)量（M☉）的超大質(zhì)量黑洞。人們一致認為，大多數(shù)星系的中心都存在著超大質(zhì)量黑洞。

黑洞的存在可以透過它與其它物質(zhì)和電磁輻射（如可見光）的相互作用推斷出來。落在黑洞上的物質(zhì)會因為摩擦加熱而在外圍形成吸積盤，成為宇宙中最亮的一些天體。如果有其它恒星圍繞著黑洞運行，它們的軌道可以用來確定黑洞的質(zhì)量和位置。這種觀測可以排除其它可能的天體，例如中子星。經(jīng)由這種方法，天文學家在許多聯(lián)星系統(tǒng)確認了黑洞候選者，并確定銀河系核心被稱為人馬座A*的電波源包含一個超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量大約是430萬太陽質(zhì)量。

在2016年2月11日，LIGO科學合作組和Virgo合作組宣布第一次直接觀測到引力波，這也代表第一次觀測到黑洞合并[13]。迄2018年12月，已經(jīng)觀測到11件引力波事件，其中10件是源自黑洞合并，只有1件是中子星碰撞[14][15]。在2019年4月10日，首次發(fā)布了黑洞及其附近的第一張影像：使用事件視界望遠鏡在2017年拍攝到M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞[3][16][17]。

BY: Chelsea Gohd

FY: 楊樂多

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www.space.com/mysterious-cow-space-explosion-black-hole-neutron-star

本文由天文志愿文章組-楊樂多翻譯自文章作者Chelsea Gohd的作品，如有相關內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除。

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