天文学家发现25颗可能是超新星科学中一个缺失环节的“被剥离的恒星”

(2023-12-16 14:53:40)

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天文学家发现25颗可能是超新星科学中一个缺失环节的“被剥离的恒星”

By Robert Lea

2023/12/16

Astronomy

外层氢被伴星剥离的恒星的发现填补我们的超新星和有中子星碰撞双星系统理解中的一个耀眼的洞。

银河系的一个卫星星系大麦哲伦星云，在那里发现了这些被剥离的恒星。 (Image credit: NASA/Swift/ Immler (Goddard)/ Siegel (Penn State))

天文学家已经在银河系的两个卫星星系中发现了25颗已经让它们的富氢外层被一个双星伴星剥离留下它们为暴露的氦星的恒星。被剥离氢的恒星代表一种特殊类型的超新星的祖星------当大质量恒星死亡并诞生黑洞或中子星时发生的一个爆炸------并填补在我们的一些宇宙的最强大事件的理解中的一个耀眼的洞。

当大质量恒星在明亮的超新星爆炸中死亡时它们往往外照围绕它们星系中每颗恒星结合起来的光。其中一些事件缺乏氢的证据，如此跟随着它们一定以在它们的外层也缺乏氢的恒星开始。直到现在为止，这些被剥离氢的恒星的证据大体上已经躲避了科学家。

这是这些被剥离的氢星群从来已经被发现的第一次。

多伦多大学天文学和天体物理学系助理教授和一项关于恒星的新研究的合著者玛丽亚·德鲁特（Maria Drout）告诉生活科学杂志， “我们已经知道几乎所有大质量恒星实际上都处于双星系统中，三分之一的恒星足够接近来经历这个氢包层应该被另一颗恒星的引力影响去除的过程，只有当这些恒星存在并且非常普遍时宇宙才有意义。然而，直到我们做了我们的研究为止只有一个候选系统是已知的，如此这真的是一个大问题”。

随这些在大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中------两个环绕银河系的小星系以及我们自己之外地球可见的最近的星系------氢被剥离的恒星的发现天文学家终于能开始纠正这种不平衡，帮助确认恒星演化的模型。该团队的研究发表在12月14日的 Science期刊上。

氢被剥离的恒星怎样隐藏的呆着

德鲁特说，氢被剥离的恒星一直是如此回避的，因为它们的外层的去除留下它们成令人难以置信热的、暴露的恒星核。这意味着它们在电磁波谱的紫外线区域发射它们的大部分光，超出人眼可见的范围。

地面望远镜很难观察到紫外线，因为它被我们星球的大气层强烈吸收。银河系中的环境尘埃吸收更多的这种光，使氢被剥离的恒星几乎不可能来探测。然而，对地球大气层以外的太空望远镜，我们的像大麦哲伦星云和小麦哲伦星云卫星星系的观望是远更清晰的。

该团队在来自斯威夫特紫外/光学望远镜的数据中发现了被剥离恒星的群，该望远镜已经从它的低地球轨道中的位置观测了大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中的数百万颗恒星。

然后，研究人员在2018年至2022年期间用智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜确认了这些恒星为双星系统中的炽热、贫氢、被暴露的恒星核。虽然天文学家已经知道大质量恒星更喜欢与恒星伴星一起生活，但这一发现证实随着这些双星系统变老那个社会生活看起来像的样子。

这位艺术家的印象展示炽热、辉煌和高质量的恒星如何演化。质量更大、更亮的恒星首先膨胀，直到外层开始来强烈感受到伴星的引力为止。然后伴星开始从主星中吸取物质。当初层已经被从它的整个富氢包膜中剥离时它收缩。(Image credit: Navid Marvi, courtesy of the Carnegie Institution for Science)

大质量恒星的社会生活

德鲁特说，就像太阳当它在大约50亿年后耗尽它核中的氢时会膨胀成一颗红巨星一样，大质量恒星当它们耗尽它们核中的氢时经历一个类似的膨胀转变为红超巨星。

她说，“如果你有两颗处于双星状态其中一颗开始来膨胀的恒星，很快这颗恒星的外部最终会被剥离，这意味着你最终能有一颗基本上没有氢剩下来的恒星，因此，我们有这样一个过程，在那里双星相互作用、相互跳舞、交换质量和物质，这真的急剧的影响了它们的余生”。

虽然德鲁特和团队理论化这25颗新发现的恒星最终将作为贫氢超新星爆发，但她承认天文学家不会等待这种情况来发生。

德鲁特说，“我们认为我们了解这些恒星处于什么演化阶段，它们正在聚变它们核中的氦，这意味着它们是相当演变了，但这意味着在这些特殊的恒星中爆炸可能还需要一百万年”。

当这个最终发生时，该团队认为他们已经观测到的系统的一小部分样本将变成某些非常特别的东西。如果超新星创造一颗中子星并且没有将伴星推开，恒星之间的物质转移可能转向。然后，从前吃现在已经死去恒星的恒星将开始丧失它的富氢外层来拉它的新中子星伴星。