“一生一次”的新星爆发正在迟到

著名的爆发之星北冕座T星本应随时爆发,但它稍微晚了一些

A white dwarf star and a red giant star

白矮星()从其较大的伴星()虹吸气体的艺术家概念图。堆积在白矮星上的被吞噬物质会引发热核爆炸,导致恒星亮度剧增。

Mark Paternostro/科学来源

我喜欢说宇宙就像一个时钟,许多物体和事件都在经历可以测量和理解的周期。毕竟,我们的日历和时钟实际上是基于天文过程,例如地球的自转及其绕太阳的轨道。

其他一些物体也保留着日历,但也许它们不经常看表。它们迟到了。

北冕座T星(简称T Cor Bor)的情况似乎就是如此。大约每80年左右,它的亮度就会急剧增加,在短短几个小时内从默默无闻变为天空中最亮的200颗恒星之一。这种节奏使其每一次爆发都成为真正的“一生一次”的事件。上次发生这种情况是在1946年,因此您可能会预计下一次要到2026年,也就是两年后。然而,这个特殊的天体在一年前就开始显示出即将爆发的迹象,因此天文学家更新了他们自己的预约日历。


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然后什么都没有——至少,目前还没有。它肯定会爆发,但可能要再等一年。或者可能就在今晚。

北冕座T星是一个双星系统,或者说是两颗相互绕行的恒星。其中一颗,通常是较亮的一颗,是红巨星,一颗比太阳稍大,并且处于生命末期的恒星。恒星核心中复杂的processes导致外层膨胀和冷却。它随着体积增大而变得更加明亮——发出更多的光——但其膨胀外层较冷的气体使恒星变为红色。据估计,它大约是太阳宽度的75倍,直径超过1亿公里——大到如果用它替换我们的太阳,它将几乎延伸到金星轨道。

另一颗恒星则更加“死亡”。它也像太阳一样开始,并经历了红巨星阶段。随着时间的推移,它吹散了外层,露出了炽热的内核——一颗白矮星。它只有地球大小,但质量却比太阳还大,它极其炽热和致密,但其矮小的身材使其比其膨胀的伴星暗淡得多。

尽管白矮星体积很小,但其密度赋予了它巨大的引力。这两颗恒星靠得非常近,仅相隔约7500万公里,因此白矮星可以从红巨星那里物理地拉走物质。这使得北冕座T星进入了第二个恒星类别:它不仅是一个双星系统,而且还是一个共生系统。

红巨星虹吸走的物质向白矮星移动,但不能简单地坠落到它上面。由于这两颗恒星相互绕行,坠落的物质具有角动量,即旋转物体继续旋转的趋势。当它向较小的恒星移动时,它会加速这种侧向运动,就像水流下浴缸排水口时加速一样。这种物质在白矮星周围形成一个扁平的盘,称为吸积盘。物质——主要是氢——然后从圆盘的内边缘落到白矮星的表面。

但是,所有这些添加的物质都构成了一个问题。随着时间的推移,氢气在白矮星表面扩散并堆积起来。以天文单位来看,每年落入的量很小,只有太阳质量的几十亿分之一(用更人类的单位来说,大约是月球质量的七分之一!)。但请记住,白矮星的引力非常强大,是地球的10万倍。随着氢的积累,它变得极其炽热,并最终被压缩到发生灾难性核聚变的程度。也就是说,它像热核炸弹一样爆炸——或者,实际上,是数万亿个热核炸弹。

爆炸产生的冲击波迅速膨胀,释放出巨大的能量。在峰值时,爆炸释放出的光比两颗恒星加起来还要多1000倍,而它们已经比太阳亮几百倍,所以这确实是一件大事。

从地球上看,结果是一颗“新”星,即所谓的新星,突然在天空中闪耀。但这还没完。一旦爆炸消退,白矮星稳定下来,这个过程就会重复进行。红巨星开始向白矮星输送物质,物质积累、挤压并再次爆炸:洗涤、冲洗、重复。

天文学家在过去至少两次目睹了北冕座T星的爆发,分别是在1866年和1946年。(还有不太确凿的早期报告称,在1217年和1787年,一颗非常明亮的恒星突然出现在可疑地靠近北冕座T星的位置。)这种重复性使该系统成为一类称为再发新星的新星亚类。

但是,北冕座T星的一些行为仍然让天文学家目前能提供的最佳预测感到沮丧。在1938年,即上次爆发前大约八年,该系统的亮度略有增加,进入了天文学家有时称之为激发态的状态。这种情况在2015年再次发生,将预期的爆发日期提前至2023年。然后,在1946年爆发前一年多一点,它的亮度略有下降,而去年也看到了同样的下降。鉴于此,天文学家将预期日期调整为2024年初,尽管可能晚至9月。

嗯,当我十月份写这篇文章时,我要为所有相关天文学家说一句:哎呀。但我们真的没有什么可道歉的——对北冕座T星爆炸性增亮的估计本质上是统计性的,因此存在相当大的不确定性。它很可能在今年年底前爆发,或者可能在明年年初。无论如何,它应该很快就会发生。

当它爆发时,天文学家会将地面和太空中的望远镜对准该事件,希望能尽可能多地收集信息,以便更好地了解北冕座T星是如何以及为何在爆炸前变亮然后变暗的。

当它最终决定爆发时,它会变得有多亮?目前,它的亮度徘徊在星等10.0左右,太暗了,不用大型双筒望远镜或望远镜就看不到。它应该会增亮到星等2.0,大致与北斗七星中的恒星亮度相同。这将使其即使在轻度光污染的天空下也很容易看到。

当它最终爆发时,您如何才能发现它?它位于北冕座。北冕座在天空中足够偏北,因此北半球的每个人都有机会看到它。在接下来的一个月左右,您可以在日落后天黑后,面向西方,找到这个星座。明亮的橙色恒星大角星将位于地平线附近。北冕座将是一个弯曲的弧形,像字母C,大约在其上方20度(相当于您伸出的拳头大小的两倍)。一旦北冕座T星爆发,它应该比星座中任何恒星都亮,就在恒星曲线之外。

不幸的是,从11月开始,北冕座将在日落后位于地平线以下。要看到它,您必须在日出前,大约凌晨4点起床,届时它将在东北方向的地平线附近。随着时间的推移,它会在日出前变得更高,更容易看到。

我要指出的是,我看到很多关于北冕座T星的新闻都给人一种印象,认为这颗恒星将闪耀光芒,成为夜空中令人叹为观止的景象。实际上,它只会变得像一颗中等亮度的恒星一样亮。但这仍然很酷,值得关注!在我们的星系中,只知道少数几个再发新星,而且更少有亮到无需光学辅助就能看到的。因此,虽然它可能无法与天空中的金星媲美,但仅仅知道您所看到的背后的现实——两颗垂死和死亡的恒星被锁定在一段舞蹈中,这段舞蹈导致了一场灵魂蒸发的爆炸,其规模超过了您能想象的任何事物——就使其值得一看。

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