The Star That Would not Die

Pemerhatian terhadap letupan bintang yang enggan memudar mempunyai ahli astronomi menggaru kepala mereka. Apa yang mewujudkan letupan dan bolehkah ia menjelaskan lubang hitam besar?

Bagaimana anda membuat lubang hitam besar?

LIGO telah menyaksikan empat perlanggaran lubang hitam, pergolakan ruang masa yang dinyatakan dalam kelengkungan gelombang graviti yang tidak mencukupi. Isyarat memberitahu kami bahawa lubang hitam ini masing-masing mempunyai antara 20 hingga lebih daripada 30 kali massa Matahari. Jadi kita tahu ada lubang hitam besar.

Kesan artis terhadap sisa supernova.
NASA / ESA / G. BACON (STSci)

Bintang-bintang di kawasan kejiranan kita biasanya agak besar, walaupun dan walaupun pada mulanya, mereka kehilangan banyak jisim sebelum dan semasa letupan supernova. Sekarang, para astronom telah mengamati supernova baru yang aneh yang mungkin menandakan kelahiran binatang seperti itu. Tetapi peristiwa bencana itu memegang banyak soalan daripada jawapan.

Ia Hanya Pergi dan Pergi. . .

Letupan supernova biasa berlaku seperti ini: Tekanan kehilangan perlawanan sparring terhadap graviti apabila teras bintang runtuh ke dalam bintang neutron atau lubang hitam. Tetapi daya antigraviti mempunyai kata akhir keruntuhan berlaku dengan begitu cepat sehingga menghalang lapisan bahan-bahan cemerlang saling ke dalam satu sama lain, mewujudkan kejutan terbalik yang menghantar banyak bintang terbang ke luar. Cangkang meluas hidrogen terionkan cahaya selama kira-kira 100 hari sebelum memudar.

Itulah yang dikatakan oleh Iair Arcavi (Balai Cerap Las Cumbres dan University of California, Santa Barbara) dan rakan sekerja yang mereka lihat ketika Pabrik Transit Palomar Transient (iPTF) menangkap letupan yang dijuluki iPTF14hls. Pada magnitud ke-18, ia kelihatan sebagai supernova teras yang runtuh.

Tetapi beberapa bulan kemudian, bintang itu telah membuat semula sketsa Python tertentu ia enggan mati. Bintang itu, atau apa yang ditinggalkannya, kekal tidak terang selama tiga bulan tetapi selama hampir dua tahun, memancar sepanjang masa pada kadar yang sama dengan 500 juta Suns. Malah sekarang, tiga tahun kemudian, ia masih kukuh. Apa lagi, ia semakin cerah pada satu ketika, dan sekali lagi, semuanya menunjukkan lima puncak yang berbeza dalam kilauan apabila ia sepatutnya memudar.

iPTF14hls semakin cerah dan redup sekurang-kurangnya lima kali dalam tempoh dua tahun. Tingkah laku ini tidak pernah dilihat dalam supernova sebelumnya, yang biasanya kekal cerah selama kira-kira 100 hari dan kemudian pudar.
LCO / S. Wilkinson

Melihat ke belakang dalam sejarah menunjukkan bahawa ini bukan tindakan pertikaian bintang pertama. Kemungkinan kemungkinan telah direkodkan pada kedudukan iPTF14hls dalam Ukur Langit Palomar pada tahun 1954.

Satu gambar yang diambil oleh Surveil Sky Observatory Palomar menunjukkan kemungkinan letupan pada tahun 1954 di lokasi iPTF14hls (kiri), tidak dilihat dalam gambar yang diambil pada tahun 1993 (kanan). Ku
Kredit: POSS / DSS / LCO / S. Wilkinson

Terdapat juga keanehan lain. Semasa ia terus bersinar, gas hidrogen mengekalkan suhunya pada 6000K yang mantap. Yang masuk akal jika kita melihat cahaya pelebaran hidrogen terionisasi - mula-mula kita akan melihat cangkang luar kemudian, kerana ia mengembang, mengalir, dan menyejukkan, kita akan melihat ke cangkang yang bersinar seterusnya. Tetapi jika itu berlaku, maka cengkerang-cengkeram dalaman harus berjalan dengan laju lebih lambat, dan itu bukanlah kes di sini. Gas hidrogen, yang mula menembak pada 8, 000 kilometer sesaat (18 juta mph) hanya melambatkan hingga 6, 000 km / s (13 juta mph). Radius kawasan pemancaran cahaya juga kelihatan tetap berterusan, bukannya berkembang ke luar dari masa ke masa.

Penjelasan Eksotik

Meletakkannya bersama-sama, Arcavi dan rakan-rakan mengetepikan model teoretikal yang paling standard untuk supernova. Kedudukan terakhir adalah salah satu yang paling eksotik: sepasang ketidakstabilan supernova (PISN). Jika bintang cukup besar (tetapi tidak terlalu besar), suhu dan tekanan yang luar biasa terasnya menukar foton menjadi zarah, iaitu elektron dan rakan antimatter mereka, positron. Ketidakstabilan yang terhasil meletupkan pelbagai letupan seperti supernova, masing-masing mengeluarkan puluhan massa solar gas. Sekiranya jisim permulaan bintang itu berada di atas 100 Suns, ia boleh menghasilkan pelbagai letupan ahli astronomi dari iPTF14lhs.

Tetapi supernova eksotik ini mempunyai bahagian masalah mereka. Untuk satu, kami tidak pernah pasti mengesannya (walaupun calon telah dicadangkan pada masa lalu, dan model itu dapat menerangkan supernova yang paling terang yang pernah diperhatikan). Letupan juga memerlukan bintang-bintang besar yang tidak tipikal kejiranan kita.

"Letupan-letupan ini hanya dijangka dilihat di alam semesta awal dan harus pupus hari ini, " kata penulis tengah Andy Howell (juga di LCO dan University of California, Santa Barbara). "Ini seperti mencari dinosaur masih hidup hari ini. Jika anda dapati satu, anda akan mempersoalkan sama ada ia benar-benar adalah dinosaur. "

Malah senario eksotik ini mungkin tidak memberikan tenaga yang mencukupi untuk menjelaskan apa yang mereka saksikan, para penyelidik berpendapat. Pengiraan mudah menunjukkan bahawa pemerhatian memerlukan tenaga sebanyak 20 kali lebih banyak daripada PISN dapat memberikan. Tetapi Stan Woosley (University of California, Santa Cruz), pengarang seksyen perspektif yang mengiringi artikel Alam, menyatakan bahawa kita tidak memahami pasangan supernova ketidakstabilan dengan cukup baik untuk membatalkan idea berdasarkan ini.

Masalah yang lebih besar mungkin adalah suhu: sepasang supernova ketidakstabilan tidak dapat menjelaskan mengapa suhu akan kekal malar.

"Setakat ini, " Woosley menulis, "tidak ada model terperinci yang telah diterbitkan yang dapat menjelaskan pelepasan yang diperhatikan dan suhu malar iPTF14lhs, apalagi kemungkinan letusan 60 tahun sebelum supernova."

Bolehkah kita menangani sesuatu yang baru? Dalam era teleskop pengimbasan langit seperti iPTF, Catalina Sky Survey, Zwicky Transient Survey, dan Teleskop Survei Sinoptik yang Besar, itu hanya masa sebelum kita mencari lebih banyak sumber seperti ini - atau pelopor masih.