天文學家研究得出可觀測的新星只是冰山一角


大約三十五年前,科學家提出了當時的激進提議,新星在爆發後經歷非常長的生命週期,逐漸消失了數十萬年,然後再一次重新演化成為成熟的新星。一項新的研究工作對首次爆發的新星進行電腦模擬,並且結合了目前已知形成新星的所有因素,既支持原始預測,又揭露新的細節,證實觀察到的整個宇宙中,閃爍的新星僅代表了這些災難性變數的百分之幾,而其餘再爆發的新星隱藏在冬眠狀態之中。

美國博物館天體物理學館長米高·沙拉(Michael Shara)教授表示:幾十年來,我們已經量化了這些系統中的大多數正在深度休眠,等待喚醒的新星,但我們尚未發現它們。我們觀察到的新星只是冰山一角。我們認為製造新星的新星狀雙星(novalike binaries)和矮新星(dwarf novae)已經代一切,是個很大的錯誤。製造新星的系統比我們想像的要普遍得多。

當一顆好像我們太陽這樣的紅矮星被一顆白矮星吞噬時,就會發生大災變雙星系統。白矮星積累了從紅矮星中竊取的氫臨界層,氫像巨大的炸彈一樣爆炸,爆炸產生一束光,使白矮星的亮度比太陽高一百萬倍,持續時間可能長達幾天到幾個月。

沙拉教授研究提出,噴發後新星會變成新星狀,然後變成矮新星,然後在所謂的獨立雙星冬眠之後,又變成矮新星,一種類似於新星,然後又再變成新星,一次又一次地重複這種循環,在數十億年的時間裡最多重複十萬次。 沙拉教授指出:新星就像雞蛋,毛蟲和蝴蝶,都是同一生物的生命階段一樣,這些新星狀雙星在生命的不同階段都是相同的物體。

對於這項新研究,沙拉教授和以色列阿拉里爾大學(Ariel University)和台拉維夫大學(Tel-Aviv University)的硏究團隊建立了一組模擬、追蹤成千上萬的新星爆發及其對紅矮星同伴的影響,目的是定量地顯示大災變雙星系統的演化是周期性。沙拉教授指出:在三十年前、二十年前、甚至十年前,還沒有電腦計算能力能夠做到這一點。他們發現,災變雙星不僅僅在四個狀態(新星,類新星,矮新星和分離雙星狀態)中交替出現。它們的整個生命在系統生命的前幾個百分比中,新生的雙星僅在新星和類似新星的狀態之間交替。 然後,在下一個生命週期的10%中,雙星通過三種狀態交替出現:新星,類新星和矮新星。在餘下的90%的生命中,它們會在所有四個狀態中不斷循環。

此外研究顯示,我們今天觀察到的幾乎所有新星都發生在雙星系統生命的開始而不是生命的盡頭,大約每一萬年一次,而不是每幾百萬年一次。沙拉教授表示,從統計上講,這意味著我們觀察到的系統是新生的系統,而且佔總數的5%,絕大多數處於分離狀態,我們一直忽略它們,因為它們是如此的微弱和普遍。我們知道它們在那裡。現在,我們只須努力找到它們並將它們聯繫到新星。

【圖:美國太空總署;文:節譯自美國自然歷史博物館2020年3月24日新聞公佈】研究全文刊登在2020年3月23日出版的《自然-天文學》期刊

發表評論