NASA哈伯太空望遠鏡在意想不到的地方發現奇異爆炸
由於NASA 哈伯太空望遠鏡的鷹眼,宇宙中一個非常罕見、奇特的超亮光爆發變得更加奇特。這種現像被稱為”發光快速藍光瞬變體”(LFBOT),它在遠離任何星系的地方閃現,這在人們的意料之外。只有哈伯才能確定它的位置。而結果卻讓天文學家們更加困惑。首先,他們不知道LFBOTs 是什麼。哈伯的結果表明,他們排除了一些可能的理論,知道的就更少了。 LFBOT 是宇宙中已知最亮的可見光事件之一–就像相機閃光燈一樣突然爆炸。自2018年首次發現以來,只發現了少數幾個–一個位於約2億光年外的事件,被暱稱為”奶牛”。目前,LFBOT 每年被探測到一次。在首次偵測到LFBOT 之後,多台望遠鏡對其進行了從X 射線到無線電波的電磁波譜觀測。這個短暫的事件被命名為AT2023fhn,綽號”芬奇”,它顯示了LFBOT 的所有明顯特徵。它閃耀著強烈的藍光,進化迅速,亮度達到峰值後又在幾天內消退,這與超新星不同,後者需要數週或數月的時間才能變暗。但與之前看到的任何其他LFBOT 都不同的是,哈伯發現芬奇位於兩個相鄰星系之間–距離附近的一個螺旋星系約5 萬光年,距離一個較小的星系約1.5 萬光年。標題為”AT2023fhn HST WFC3/UVIS”的圖像帶有色鍵、比例尺和羅盤箭頭,顯示了天鵝絨般黑色太空背景下的三個星系。最大的是位於影像中心的白色和藍色螺旋狀星系。兩個較小的星係是左側的白色斑塊。影像頂部附近一個奇怪的白色斑點帶有紅色指針,是某個未知天體爆炸後發出的耀眼光芒,但與任何星係都沒有關聯。圖片來源:NASA、ESA、STScI、Ashley Chrimes(ESA-ESTEC/拉德布魯德大學) “哈伯觀測確實是至關重要的。它們讓我們意識到,與其他類似的天體相比,這個天體很不尋常,因為如果沒有哈伯數據,我們根本不會知道。”在即將出版的《在英國皇家天文學會月刊》(MNRAS)上發表的哈伯論文中,報告這項發現的第一作者阿什利-克里斯姆斯說。他也是歐洲太空總署的研究員,曾任職於荷蘭奈梅亨的拉德布德大學。雖然這些可怕的爆炸一直被認為是一種罕見的超新星類型,被稱為核心坍縮超新星,但按照恆星標準,變成超新星的巨大恆星壽命很短。因此,巨大的原生恆星在爆炸前沒有時間從它們的誕生地–新生恆星群–走得太遠。之前所有的LFBOT 都是在恆星誕生正在進行的星系旋臂中發現的,但”芬奇”並不在任何星系中。克萊姆斯說:「我們對LFBOT了解得越多,它們就越能給我們帶來驚喜。我們現在已經證明,LFBOT可能發生在距離最近的星系中心很遠的地方,而『芬奇』的位置並不符合我們對任何一種超新星的期望”。茲威基瞬變設施(Zwicky Transient Facility)是一台超廣角地面相機,每兩天掃描一次整個北部天空,它於2023 年4 月10 日首次提醒天文學家注意”芬奇”。發現它之後,研究人員就啟動了預先計劃好的觀測程序,這些程序一直處於待命狀態,隨時準備迅速將注意力轉向任何潛在的LFBOT 候選天體。利用智利雙子座南望遠鏡進行的光譜測量發現,芬奇號的溫度高達華氏3.6 萬度。雙子座望遠鏡也幫助確定了它與地球的距離,從而可以計算出它的光度。這些發現與其他天文台(包括美國國家航空暨太空總署的錢德拉X 射線天文台和美國國家科學基金會的地面超大陣列射電望遠鏡)的數據一起,證實了這次爆炸確實是一次低頻天體爆炸。有一種理論認為,LFBOT 可能是恆星被中等質量黑洞(介於100 到1000 個太陽質量之間)吞噬的結果。美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的高解析度和紅外線靈敏度最終可能被用來發現芬奇號是在兩個相鄰星系之一的外暈中的一個球狀星團內爆炸的。球狀星團是最有可能發現中等質量黑洞的地方。為了解釋”芬奇”的不尋常位置,研究人員正在考慮這樣一種可能性,即它是兩顆中子星碰撞的結果,這兩顆中子星遠離它們的宿主星系,在數十億年的時間裡一直在相互螺旋運動。這種碰撞會產生千新星–一種比普通超新星威力大1000 倍的爆炸。然而,一個非常推測性的理論認為,如果其中一顆中子星被高度磁化–即磁星–就會大大進一步放大爆炸的威力,使其亮度達到普通超新星的100倍。克里斯姆斯說:”這項發現提出的問題比它回答的問題要多得多。我們還需要做更多的工作,才能在眾多可能的解釋中找出正確的解釋。”由於天文瞬變現象可能在任何時間、任何地點出現,而且在天文學上相對短暫,因此研究人員需要依靠寬視場巡天觀測,持續監測天空中的大片區域來探測它們,並提醒哈伯等其他天文台進行後續觀測。研究人員說,要更了解這種現象,需要更多的樣本。即將投入使用的全天空巡天望遠鏡,如地面維拉-C-魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory),或許能夠探測到更多的現象,這取決於其背後的天文物理學。