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天文學家捕捉到紅巨星爆炸過渡到超新星的全過程


有史以來第一次,天文學家實時拍攝到了一顆紅色超巨星生命的戲劇性結束,看著這顆巨大的恆星在坍縮成一顆II型超新星之前的快速自我毀滅。在西北大學和加州大學伯克利分校(UC Berkeley)研究人員的領導下,該團隊在紅超星致命爆炸前的最後130天內對其進行了觀察。

這一發現與以前關於紅超巨星在爆炸前如何演變的想法相衝突,早期的觀測顯示,紅色超巨星在死亡前是相對靜止的,沒有爆發或劇烈發光的證據。然而,新的觀測發現,在爆炸前的最後一年裡,紅超巨星發出了明亮的輻射。這表明至少其中一些恆星必須在其內部結構中發生重大變化,然後在它們坍塌前的瞬間導致氣體的劇烈噴發。

該研究的主要作者Wynn Jacobson-Galán說:"這是我們對大質量恆星在死亡前一刻所做事情的理解的一個突破。直接探測到紅超巨星的超新星前活動,以前從未在一個普通的II型超新星中觀察到。我們第一次觀看了一顆紅色超巨星的爆炸。"

這一發現於今天2022年1月6日發表在《天體物理學雜誌》上。

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夏威夷大學天文學研究所位於毛伊島哈雷阿卡拉的Pan-STARRS在2020年夏天首次通過紅色超巨星輻射出的大量光線探測到這顆註定要毀滅的大質量恆星。幾個月後,在2020年的秋天,一顆超新星照亮了天空。

研究小組迅速捕捉到了這一強大的閃光,並利用夏威夷茂納凱克天文台的低解析度成像光譜儀獲得了這一高能爆炸的第一個光譜,命名為超新星2020tlf(SN 2020tlf)。數據顯示了在爆炸時恆星周圍密集的環狀物質的直接證據,很可能是Pan-STARRS在夏天早些時候對這顆紅色超巨星猛烈噴射的氣體的成像。

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"這就像在看一顆定時炸彈,"CIERA的兼職副教授、該論文的資深作者Raffaella Margutti說。"我們從來沒有證實過一個垂死的紅超巨星有如此劇烈的活動,我們看到它產生了如此明亮的輻射,然後崩潰和燃燒,直到現在。"

該小組在爆炸後繼續監測SN 2020tlf。根據從凱克天文台的深層成像和多目標光譜儀以及近紅外埃切萊特光譜儀獲得的數據,研究人員確定SN 2020tlf的祖先紅色超巨星–位於離地球約1.2億光年的NGC 5731星系中–質量是太陽的10倍以上。

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