图片 1通过细致地分析狐狸座1670新星留下的暗淡遗迹,天文学家得出了这颗340多年前曾经肉眼可见的恒星爆发的真相——那是两颗恒星对撞在了一起,发生壮观爆炸的结果。图片来源:ESO
/ T. Kamiński.

天文学家对类星体展开迄今最为详尽的观测

阿塔卡马开创实验射电望远镜(APEX)所作的发现,揭示出欧洲天文学家在1670年看见的、出现在天空中的那颗亮星,并不是一颗新星,而是一场罕见得多、也剧烈得多的恒星碰撞事件。那颗亮星在第一次爆发的时候相当壮观,连肉眼都能够轻易看见,然而它留下的遗迹却极为暗淡,直到340多年以后的今天,我们仍然要使用最先进的毫米波望远镜,经过极其细致地分析之后,才能够最终破解这颗亮星的爆发之谜。

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由德国马普学会射电天文学研究所(Max Planck Institute for Radio
Astronomy)的科学家领导的团队,发现了种类惊人丰富的分子发出的辐射,为破解恒星爆发真相提供了宝贵的线索。

类星体很可能是迄今人类观测到的最遥远天体,其无可比拟的能量也被称为“最危险天体”。而据《赫芬顿邮报》《基督教科学箴言报》网站近日消息称,天文学家们将距离数千公里的三大望远镜组成一张巨型观测网,对一个类星体的核心区域进行了比人类视觉效果精细200万倍的高分辨率拍摄,发现其中藏着一个超大质量黑洞并首次观测到黑洞“事件视界”存在的直接证据。研究人员发表声明称这次观测成为了天文领域里一次里程碑事件。

1670年,一颗新的星星突然出现在夜空中。那个时代最伟大的一些天文学家,包括赫维留(月面地形学之父)和卡西尼,都细致地记录了这一事件。赫维留把这颗星星描述为“Nova
sub capite
Cygni”,意思是出现在天鹅座头部下方的新星,不过现代天文学家都把它称为“狐狸座1670新星”(Nova
Vul
1670)。这个天体位于现代星座狐狸座(Vulpecula)的疆域之内,刚刚超出天鹅座的边界。按照变星的命名规则,这颗“新星”有时又被称为“狐狸座CK”。历史上有明确记载的新星并不多见,于是它也引起了现代天文学家极大的兴趣。

20世纪60年代,类星体与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际分子并称为当时的天文学“四大发现”。这是因为类星体之奇特简直无法用言语来形容——它们看上去如恒星又不是恒星,光谱似星云但也不是星云,发出的射电仿佛星系但又绝不是星系。它们由体积很小、质量很大的核与核外的广延气晕构成,可能是目前人类所发现的最遥远天体,而其核心辐射出巨大的能量,激发气体产生连续光谱,再叠加上强而宽的发射线——导致结果是,类星体虽然身在数十亿光年以外,直径也算小到可怜,却能比正常星系都亮上1000来倍,以致对人类来讲,亮度与银河系里恒星差别不大。

这项新研究的第一作者托马什·卡明斯基(Tomasz
Kamiński)解释说,“在很长一段时间里,人们都认为这个天体是一颗新星,但是研究得越多,它看起来就越不像一颗普通的新星——事实上,它跟其他所有类型的恒星爆发都不一样。”卡明斯基当时在德国马普学会射电天文学研究所任职,现在则在智利的欧洲南方天文台工作。

此次观测到的类星体编号3C
279。欧南天文台、瑞典昂萨拉天文台、德国马普射电天文学研究所的科学家不惜“大动干戈”,启用了位于智利、美国亚利桑那州和夏威夷的三处高端观测设备:分别是探险者试验望远镜、赫兹亚毫米波望远镜以及亚毫米波射电望远镜阵列。三者间,从智利到夏威夷的距离为9447千米,智利到亚利桑那州的距离为7174千米,亚利桑那州到夏威夷的距离为4627千米,如此组成一张巨幅的观测网,采用甚长基线干涉测量法,以前所未有的视角对遥远类星体进行观测并得以捕捉到其核心图像。

狐狸座1670新星首次出现时,肉眼轻易看见,在长达2年的时间里,它的亮度发生着剧烈变化。然后,它又消失和再现了两次,才最终彻底不见。尽管很好地记录下了这颗“新星”出现和消失的时间,但当时的天文学家缺乏必要的设备,无法破解这颗“新星”为什么会表现得如此古怪。

研究人员称,3C
279距地球超过50光年远,却非常之明亮,观测发现它体内包含了一个质量达到十亿倍太阳质量的黑洞。关于类星体的能源话题一直众说纷纭,但多数天文学家认为,其异常巨大的能量来源正是由中心的超大质量黑洞吸积周围物质释放的引力能提供的,而3C
279的能量也应来源于此。此次对类星体核心区域进行了高分辨率拍摄,效果比人类视觉要精细200万倍,给天文学家提供了一个迄今最为详细的直接观察超大质量黑洞的机遇,而在图像中发现的一个阴影区,判断为黑洞强大引力作用下致使光线发生了弯曲,成为首次观测到黑洞“事件视界”(天文学中黑洞的最外层边界,在此边界以内就连光也无法逃逸)存在的直接证据。

到了20世纪,天文学家开始了解到,大多数新星可以用密近双星中一颗白矮星上堆积的物质发生失控热核爆炸来解释。但是,狐狸座1670新星跟这一模型完全不符,成因仍然是谜。

研究人员在一份共同声明中指出:“本次观测代表了对超大质量黑洞及其周围空间成像的一个新的里程碑”,也是“对数十亿光年外的目标探测研究中取得的一个卓越成就”。

即使有了威力越来越强大的望远镜,很长一段时间以来,天文学家也没有找到这起事件留下的任何遗迹。直到20世纪80年代,一个天文学家团队才发现了一个暗淡的星云,出现在怀疑是这颗“新星”当年出现过的位置周围。尽管这一发现为1670年爆发的这颗星星提供了一些让人特别感兴趣的线索,但那些天文学家无法给300多年前欧洲上空被人目击的这一事件的真相带来任何见解。

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