▲这幅示意图的三个部分从左到右分别代表了离我们9亿2千万光年外的一个螺旋星系的外围出现的微弱超新星现象“iPTF14gqr”（中图）发生之前、发生过程中以及发生之后的景象。
据《科学》（Science）杂志10月12日刊发的一篇研究论文称，美国加州理工大学（Caltech）领导的一个天文研究小组观察见证了一颗大质量恒星离奇的衰亡过程——这颗恒星爆炸后产生了一颗光芒极其微弱且衰减速度快得令人惊诧的超新星，最终它有可能形成了一个密度很大的中子星双星系统。该小组成员之一的美国卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）的安东尼·皮罗（Anthony Piro）之前的理论研究成果为这一发现提供了关键的背景信息和理论支撑。
该研究团队的观察结果表明，这颗濒死的恒星有一颗看不见的伴星，该伴星在恒星爆炸成为超新星之前用其引力吸走了其大部分的物质量。科学家推测，此次爆炸最终导致了一个中子星双星系统的形成，这是科学家首次见证双星系统的诞生，其重大意义堪比皮罗与一组来自卡内基·梅隆大学大学和加州大学圣克鲁斯分校（UC Santa Cruz）的天文学家们于2017年8月第一次观察到双星系统中的恒星相撞事件。
当一颗质量至少是太阳8倍的巨大恒星耗尽其内核燃料时，恒星核心首先发生坍塌紧缩，然后其内核物质再以爆炸的形式由内而外地被反弹出去，从而形成超新星。这颗恒星所有的外层物质被爆炸弹飞后，中间剩下的部分就是一颗致密的中子星。据科学家的观测，通常情况下，超新星爆炸喷射出的物质量是太阳质量的很多倍。然而，该研究小组观察到的这次被称为“iPTF 14gqr”的超新星天文事件，只喷射出了太阳质量的五分之一。
该研究论文的主要作者西夏雷·德（Kishalay De）介绍道：“虽然我们观察到了这颗大质量恒星核心的坍缩过程，但是我们却只看到非常少的物质量被喷射出来……这是我们第一次对大质量恒星核心的坍塌过程以及之后其被剥夺所有物质量的裸露状态具有说服力的观测记录。”皮罗的理论模型引导了科学家对这些观察结果进行解释，从而让观察人员能够推断出爆炸中心周围致密物质的存在情况。
这颗恒星爆炸的事实意味着它以前一定含有很多的物质，否则它的核心永远不会膨胀到足以坍塌的程度。但是，缺失的那部分物质量究竟隐藏在哪里呢？研究人员推断，这部分物质量一定是被临近的一颗高密度的伴星“偷”去了，这颗伴星有可能是一颗白矮星或中子星，也可能是一个黑洞。一方面，超新星爆炸后留下的中子星多半是诞生在这颗致密伴星的运行轨道上。另一方面，因为这颗新的中子星和它的伴星是如此地接近，它们最终会碰撞合并在一起。事实上，这也就是之前提到的皮罗与卡内基·梅隆大学与加州大学的天文学家们于2017年8月首次观测到的两颗中子星的撞击合并事件。天文学家们认为，这些天文事件就是生成我们宇宙中如金、铂和铀等重元素的源头。
皮罗评论道：“诸如这样的发现表明，这就是为什么在卡内基·梅隆大学建立一个理论天体物理学研究小组是如此地重要。通过将观察结果和理论推断相结合，我们可以更好地理解和解释这些惊人的天文事件。”
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编译：朱明逸
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源： 《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2018-10-massive-star-unusual-death-heralds.html
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