Dying Star 的扼殺噴氣機(jī)解開了 50 年前的 X 射線之謎

未能穿透垂死恒星外殼的噴流是神秘 X 射線閃光的來源，幾十年來一直困擾著天文學(xué)家。

一項(xiàng)對(duì)恒星經(jīng)歷超新星死亡陣痛的新研究表明，被稱為快速 X 射線瞬變 （FXT） 的 X 輻射爆發(fā)是伽馬射線暴 （GRB） 失敗的結(jié)果——最有能量的爆炸我們的宇宙可以生產(chǎn)。

“自 1970 年代以來，天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè)到 FXT——來自遙遠(yuǎn)星系的 X 射線爆炸，持續(xù)時(shí)間從幾秒鐘到幾小時(shí)，”天文學(xué)家吉利安·拉斯蒂內(nèi)賈德 （Jillian Rastinejad） 說美國西北大學(xué)。

“但它們的來源一直是個(gè)謎。我們的工作明確表明，F(xiàn)XT 可以起源于大質(zhì)量恒星的爆炸性死亡。它還支持 GRB 超新星和 FXT 超新星之間的因果關(guān)系，其中 GRB 是由成功的噴流產(chǎn)生的，而 FXT 是由被困的弱噴流產(chǎn)生的。

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超新星不是單一的，塵埃落定的事情;恒星核心的最終內(nèi)爆，以及周圍物質(zhì)的向外排出，預(yù)示著恒星會(huì)經(jīng)歷一段長期的不穩(wěn)定，在此期間，恒星會(huì)剝?nèi)ニ耐鈱?。?dāng)恒星最終撞擊那個(gè)超新星點(diǎn)時(shí)，噴流從坍縮的核心向外爆炸，穿過外層進(jìn)入星際空間。

這些噴流是產(chǎn)生 GRB 的原因，導(dǎo)致恒星周圍的物質(zhì)在受到強(qiáng)大流出的沖擊時(shí)發(fā)出輻射。

這事件檢測(cè)2025 年 1 月 8 日，我們偶然地了解了這些高能爆炸可能會(huì)出錯(cuò)。愛因斯坦探測(cè)器上的 X 射線望遠(yuǎn)鏡從宇宙中 28 億光年處捕捉到了 FXT。

科學(xué)家們立即趕來，利用這個(gè)機(jī)會(huì)更多地了解這些神秘的閃光，使用一套望遠(yuǎn)鏡在多個(gè)波長上記錄了這一事件。

“重要的是要注意，僅靠 X 射線數(shù)據(jù)并不能告訴我們是什么現(xiàn)象創(chuàng)造了 FXT，”Rastinejad 解釋道.“在光學(xué)和紅外波長上快速觀察 FXT 的位置是識(shí)別 FXT 后果和收集其來源線索的關(guān)鍵?！?/p>

FXT 被命名為 EP 250108a，正如隨后幾周不斷發(fā)展的數(shù)據(jù)集所揭示的那樣，它與一個(gè)名為 SN 2025kg 的超新星事件有關(guān)——被親切地昵稱為袋鼠。

研究人員發(fā)現(xiàn)，超新星是一種特別罕見且充滿活力的變種，被稱為類型 Ic-BL 超新星，起源于質(zhì)量為太陽 15 到 30 倍的大質(zhì)量恒星的核心坍縮。

觀測(cè)還揭示了噴射物的高速向外爆炸，以每分鐘近 19,000 公里（11,800 英里）的速度移動(dòng)第二.

這種超新星通常是 GRB 的起源，研究人員發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。

“這顆 FXT 超新星幾乎是過去 GRB 之后的超新星的孿生兄弟，”天體物理學(xué)家 Rob Eyles-Ferris 說英國萊斯特大學(xué)?！拔覀儗?duì) EP 250108a 演化早期階段的觀察表明，大質(zhì)量恒星的爆炸可以產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象?！?/span>

該團(tuán)隊(duì)的分析表明，從這顆特殊的垂死恒星的核心噴出的噴流仍然被困在噴出物的外殼內(nèi)，而不是像在 GRB 中看到的那樣穿透噴出的恒星物質(zhì)層。這個(gè)被困住的射流仍然會(huì)沖擊和加熱它周圍的繭，只是沒有達(dá)到 GRB 水平。

盡管 GRB 已經(jīng)被非常詳細(xì)地看到和研究，但我們對(duì)它們是如何失敗的知之甚少。EP 250108a 和 SN 2025kg 的發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)家提供了他們需要的證據(jù)，以估計(jì)實(shí)際上，GRB 失敗率高于成功率。

“通過幾十年的科學(xué)研究，我們知道噴流可以成功地穿過垂死恒星的外層，我們將它們視為 GRB，”Rastinejad 說.“在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)這種'被困'的噴流結(jié)果在大規(guī)模恒星爆炸中比成功從恒星中冒出的噴流更常見?！?/p>

這真的很令人興奮，因?yàn)檫@意味著我們有一種新的探測(cè)方法超新星爆炸.盡管我們現(xiàn)在對(duì) FXT 的了解比以前多一點(diǎn)，但關(guān)于它們?nèi)绾涡纬傻募?xì)節(jié)，以及是什么使恒星濺出 FXT 而不是 GRB 仍然需要弄清楚。

“這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著對(duì)大質(zhì)量恒星死亡多樣性的更廣泛理解，以及對(duì)恒星演化的整個(gè)景觀進(jìn)行更深入研究的必要性?！?/span>Eyles-Ferris 說.

這些分析已在兩篇被接受的論文中進(jìn)行了詳細(xì)說明天體物理學(xué)雜志快訊并在 arXiv 上提供。他們可以找到這里和這里.

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