首次,天文學家觀測到一顆紅超巨星爆炸成為一顆超新星

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隨著我們的望遠鏡變得越來越強大,我們也在太空中看到了許多令人歎為觀止的景象。不過,目前有一個爭取最令人興奮寶座的候選人根據研究人員,我們已首次觀察到一顆紅超巨星red supergiant star)爆炸成一顆超新星(supernovaSN)。

目擊爆炸

取名為 SN 2020tlf 的超新星被觀察了 130 天,觀察到了一場巨大的爆炸,而這爆炸是來自於一顆恆星的滅亡,而這顆恆星距離地球約 1.2 億光年遠、位於 NGC 5731 星系中,且大概比我們的太陽還要大 10 倍。

研究團隊說,史無前例地看著這場宇宙中最令人驚奇與大規模的事件之一,表明了就超新星爆炸而言,並非總是如過去假設般地為「暴風雨前的平靜」(calm before the storm)。這挑戰了過去的假設。

加利福尼亞大學柏克萊分校(University of California, Berkeley,UC Berkley)的天文學家暨本研究的主要作者維恩·雅各森-加蘭(Wynn Jacobson-Galán)說:「這個發現是我們認知上的突破,可以知道巨大恆星在死亡之際會做什麼事。過去,我們從來沒有在一顆普通的 II 型超新星中觀察與直接偵測到,紅超巨星變超新星前的活動。這是第一次我們看到了紅超巨星爆炸!」

觀察結果

當超巨星死亡、或是當它們用完燃料造成塌陷,而再也無法在重力與核反應力間取得平衡時,超新星就會產生。一場巨大、非常明亮的爆炸會緊隨它們的崩塌而至,在太空中傳播震波(shock wave),並且通常會留下一顆由稱作星雲(nebula)的氣體雲所圍繞的緻密核心。

然而,這麼戲劇性的過程從來沒有實時觀察到。不過,有兩台望遠鏡終於觀測到了,它們都位於夏威夷,一台是位於茂宜島(Maui)哈萊阿卡拉火山(Haleakalā)上,夏威夷大學天文研究所(University of Hawaii Institute for Astronomy)的 Pan-STARRS,另一台是位於夏威夷島(Hawaii Island)毛納基火山(Mauna Kea)上的凱克天文台(WM Keck Observatory)。

收集到的資料已經提供了新的視角。舉例來說,有直接證據證實,當超巨星爆炸時,有緻密的周邊星系材料圍繞著它,而研究人員認為,這和他們數個月前所看到,從紅超巨星中噴出的氣體是一樣的氣體。

同樣來自 UC Berkley 的天文物理學家蕾法埃拉·馬爾古蒂博士(Raffaella Margutti)說:「這就好像在看一顆定時炸彈一樣。一直到現在,我們才在一顆垂死的紅超巨星中證實如此激烈的活動,看到它發出如此明亮的光芒、崩塌然後爆炸。」

未來目標

依據觀察結果,似乎至少有些紅超巨星會在轉成超新星前,經歷巨大的內部變化,很有可能是與末期燃燒核燃料所產生的不穩定性有關,創造了我們在這個例子中,所觀察到的劇烈噴發與發光。其放出的高亮度輻射光首次讓天文學家注意到這顆特殊的恆星。在爆炸之後,這顆超新星繼續被監測了 300 天,讓天文學家有更多的資料來進行研究。

這些觀察被當作是年輕超新星實驗(Young Supernova Experiment)的一部分。年輕超新星實驗是一項持續進行中的計畫,其試著要在夜空中,找到處於最初期階段的恆星爆炸。由於現在有可取得的新資訊,因此之後應該較容易在超新星活動發生前注意到它們。

雅各森-加蘭研究員說:「最令我興奮的是,因為這項發現而被解鎖的所有新的未知事物。偵測到更多像是 SN 2020tlf 的活動會顯著性地影響我們如何定義恆星演化的最後幾個月,這能讓觀察員與理論學家集結起來,一起來解決巨大恆星是如何度過它們生命最後時刻的謎團。」

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參考資料:

  1. Nield, D., (2021, January 8). For The First Time, We’ve Seen a Red Giant Star Transition into a Supernova. ScienceAlert

  2. Jacobson-Galán, W. V. et al., (2022, January 6). Final Moments. I. Precursor Emission, Envelope Inflation, and Enhanced Mass Loss Preceding the Luminous Type II Supernova 2020tlf. The Astrophysical Journal. doi.org/10.3847/1538-4357/ac3f3a

  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-we-ve-seen-a-red-giant-star-transition-into-a-supernova(圖:Adam Makarenko/WM Keck Observatory)