概念提出
“殭屍”這一詞是從事此項工作的研究人員提出的,他們還提到了一個更加科學的術語——“軟伽瑪射線再暴體(SGRS)”。其中一個在銀河系,另一個在附近的大麥哲倫星雲中。
這種宇宙殭屍恆星的正式名稱是Ia型超新星,正是這些大爆炸後的恆星“殘骸”正在幫助天文學家們進一步了解暗能量的性質,這種神秘物質占據了宇宙組成的3/4,並被認為是宇宙加速膨脹的原動力。
形成方式
“殭屍恆星”這個名字首先告訴我們,作為恆星,它已經死亡了,死亡之後它還會有某種活動。它的活動或者表現為向外界噴發物質,這通常是一種超新星爆發的表現。超新星爆發並不是原來想像的那么瘋狂,它們還有一種微型爆發,殭屍恆星通常是指一顆已經發生過超新星爆發的恆星,再一次發生了超新星爆發。
一顆恆星不斷地發出光芒,但這個時間是有限制的,總有一天,它會耗盡氫元素這種能源,發生超新星爆發,最後留下一個緻密的核心,由於最初的質量不同,這個核心的密度也就不同,或者變成中子星,或者變成白矮星,這就是恆星的屍體。
但是,白矮星通常不會單獨存在著,它會有一顆伴星,這顆伴星就是紅巨星,是一種走到生命盡頭的大質量恆星,它們在飛速地膨脹,擁有巨大的外殼,蔓延到空間很遠的地方,這種稀疏的結構就成為白矮星的食物,白矮星會從紅巨星身上吸收物質。
它完全有這樣的資本,此刻的它非常緻密,因而有很大的引力,另外,那些圍繞著它們的氣體也已經消失了,它開始從紅巨星的身上吸收物質,巨星的外殼被它吸引,首先來到它的周邊,白矮星會在自己周圍建立起“大圓盤”,就像是蚊香那樣的“大圓盤”,一圈又一圈,最接近白矮星的物資被它吸收,這個“大圓盤”就像吸管。
當白矮星吸收的較多,自己也承受不了以後,它便開始發生了超新星爆發,這就是微型的超新星爆發。
微型超新星爆發是天文學家確認的一種新型超新星,它在爆發的時候,也會拋棄一些物質,它拋棄的物質一般很小,可以達到太陽質量的萬分之一或者一半。可以確認,微型超新星爆發就是白矮星吸收了同伴物質的結果,它的再次爆發就像是殭屍復活那樣,再次顯示了自己的行動。
生活在紅巨星旁邊的白矮星從同伴身上索取物質,這會成為一種常態,白矮星爆發之後,還可能再一次從身邊的巨星身上吸收物質,當然,達到一定的時候,還會再一次爆發。
發現過程
它們的直徑約為10-30公里之間,質量約為太陽質量的二倍。它們是大量死亡的坍塌恆星即中子星的一部分。
軟伽瑪射線再暴體(SGRs)和其它中子星的不同之處是它們擁有強億萬倍的磁場。因此這導致科學家稱它們為“磁星”。而且,它們有驚人的力量:2005年一顆軟伽瑪射線再暴體爆發如此強烈,導致地球上層大氣被此爆發改變了,儘管此恆星距離我們5萬多光年遠。
這次科學家研究的天體編號為“SGR1627-41”,是美國宇航局康普頓伽瑪射線天文台於1998年發現的。當時在短短6個星期里,它就發生了上百次短暫的爆發,耗盡了自己的生命。之後,它暗淡下來,於是,X射線望遠鏡測量了它的鏇轉速度。因此說在此之前,SGR1627-41是惟一一顆不知道其鏇轉周期的磁星。
2008年夏天,SGR1627-41又開始爆發,歐洲宇航局的牛頓X射線天文望遠鏡(XMM-Newton)在2007年9月拍到了此正在暗淡恆星的晚霞,從而得到了這一新的測量結果,使它成為第二顆鏇轉最快的已知磁星。
科學家一直在苦苦思索這些天體如何有強大的磁場。一種理論認為它們開始出現上面坍塌,並快速鏇轉,每2、3毫秒就轉一周。此快速鏇轉的新生恆星內部有對流模式,使它成為一部高效的發電機,從而建造起如此強大的磁場。之後,其鏇轉隨時間推移而減緩,因此,對於此鏇轉周期為2.6秒的磁星來說,它一定是足夠老不得不減速的。此磁星年老的另一線索則是它周圍還環繞著一顆超新星殘體。在測量其鏇轉速度時,牛頓X射線天文望遠鏡還探測到來自此爆炸恆星殘體的X射線,此殘缽恆星可能就是製造此磁星的同一顆恆星。
如果此磁星再度爆發,科學家計畫再測量其鏇轉速度。二次測量結果之間的差異將告訴科學家此天體是如何快速減速的。
研究發現
據國外媒體報導,“殭屍”恆星在瀕臨死亡時通常以最後的殉爆來結束一切,但是其又能通過吞噬周圍恆星的物質“起死回生”。
加州大學聖巴巴拉分校天體物理學家Andy Howell使用位於夏威夷北部的拉斯昆布瑞天文台全球望遠鏡網觀測:這些情節連好萊塢巨片的3D效果都可望不可即,與此相反,“殭屍”恆星的死亡殉爆也不是難得一見,在宇宙空間中每天都會發生,而在恆星死亡爆炸的背後,卻隱藏著另一個宇宙之謎:暗能量在恆星死亡進程中扮演著何種地位?科學家發現這是一把通向暗能量之謎的關鍵鑰匙,也正試圖通過研究“殭屍”恆星死亡爆炸來解析暗能量的冰山一角。
這類超新星是宇宙中極為特殊的一類天體,在天文學上被稱為Ia型超新星,對這類神秘的天體進行詳細的研究,不僅能挑開暗能量的神秘面紗,同時科學家也認為這個關係到宇宙膨脹的機制。而對超新星的直接觀測於公元1054年時,距離地球6500光年金牛座的一顆超新星SN 1054爆炸的情景被記錄在案,爆炸產生的物質衝擊環以極高的速度向外膨脹,這就是著名的蟹狀星雲,即NGC 1952,是一個由超新星暴發後留下的殘骸,其中心是一顆周期33毫秒的中子星,同時也是宇宙中最穩定高能輻射源。
暗能量已經成為天體物理界非常熱門的辭彙,是過去的半個世紀內重大發現之一,宇宙中的暗能量占了全宇宙的四分之三。在過去的20年間,科學家利用Ia型超新星以及熱核超新星作為宇宙中的一根“標桿”,用於監測暗能量,同時也利用其有些相同的亮等,發射功率大約是太陽的10億倍,遂將其作為計算宇宙距離的工具。之所以將Ia型超新星成為“殭屍”恆星,是因為他們的核心已經死了。但是,他們可以通過吞噬周圍伴星的物質起死回生。在過去的50年間,天文學家發現Ia型超新星更多的是一個雙星系統,兩個天體相互繞行,其中一個通過吮吸另一個的物質達到輪迴的目的。同時這也是太陽的生命盡頭的縮影,體積縮小到只有地球大小。
當白矮星趨於Ia型超新星暴發的過程中,兩者擁有相同的質量,這個是天體物理學上的一個基本限制值。然而,Howell在發表於《自然》期刊上的文獻中發現:觀測到在結果超過了這個限制值,這也預示著於Ia型超新星比認為的要具有更多質量類型,這個結果同樣讓科學家感到非常困惑。針對這個問題,Howell提出了一個假說:認為這個雙星系統可能是由兩個白矮星構成,隨著時間的推移,兩顆白矮星相互發生合併,並且在合併時發生爆炸,這個假說是一種解釋這個現象的途徑。
與此同時,天體物理學家使用Ia型超新星試圖建立一個宇宙膨脹的時間地圖,由於我們已經發現宇宙膨脹並不是以一個相同的速率擴張,而且如果有引力存在,則局部膨脹的速度就會變慢,所以只要觀測到某處宇宙空間以一個較高的膨脹率擴張卻沒有可看見大質量的物質存在,那個地方就存在由暗能量主導的膨脹效應。這個新發現同時還涉及到愛因斯坦的宇宙常數的概念,其是作為愛因斯坦方程的重要部分。然而,愛因斯坦當時認為宇宙是靜止的,他不知道宇宙正在膨脹,所以他發現宇宙膨脹的事實之後,認為這個概念是其最大的失誤。但是,事實上,宇宙常數恰恰是個偉大的成就之一,這是一個用於解釋暗能量最有力的依據。
從這點出發,暗能量可能是一個空間的某種屬性,宇宙空間本身與一些能量有著關聯,這也能解釋為什麼在宇宙空間裡分布著如此大尺度的暗能量,當然這同樣也是一種假說。但是,這一切的突破口就在Ia型超新星。在未來的十年內,天體物理界將對Ia型超新星進行詳細的研究,從爆炸模型到演化途徑,暗能量的秘密總有被揭開的一天。