哈雷阿卡拉天文台 宇宙中那些“消失”的恒星去了哪里?

据国外媒体报道,数千年来,天文学家一度坚信,夜空中的点点星光是固定不变的。即使在弄清楚了这些“光芒”其实都是天体之后,天体物理学家也一直认为,天体的变化速度非常缓慢,需要放在数百万年、乃至数十亿年的时间尺度上衡量。
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“消失的恒星”会是一种全新的现象吗?
大多数巨恒星在寿命临近终结时,都会经历一系列极其暴烈的变化,最终在超新星爆发中走向生命的终点。超新星爆发在宇宙中就像一座灯塔般明亮耀眼,可能会一连持续好几个月,即使相隔数亿光年,也有可能看到它们的明亮光芒。
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超大质量恒星会以超新星爆发的形式毁灭,但这类事件很难忽略,它们的明亮光芒足以照亮整个星系,并且会持续数月时间。
但会不会有些恒星突然之间消隐无踪呢?就我们对恒星的了解来看,这应该不太可能。但就在过去几年间,一组天文学家通过比较数十年来的观测记录,一直在研究这种“不可能事件”发生的可能性。
“我们称其为VASCO项目,意为‘在一个世纪的观察时间内消失及出现的天体’,”瑞典北欧理论物理研究所的比阿特丽斯·维拉罗尔指出,“我们对各类消失的天体都很感兴趣,但在理想情况下,我最希望能发现一颗一直很稳定、历史十分悠久、但有一天突然消失了的恒星。哪怕用全世界最大的望远镜观察,也找不到它的踪影。”
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图为美国海军天文台的巡天项目留下的感光底片。它们的年代比航空时代还要早。由于曝光时间长,小行星会在底片上留下一道较长的星轨,而不是一个简单的光点。
维拉罗尔和同事们自2017年开展这项任务以来,已经吸引了众多科学家的注意力,他们都意识到了调查历史记录的重大意义。“许多来自不同领域的天文学家都对我们的项目产生了兴趣,包括研究活跃星系核的专家、恒星物理学家、以及地外文明搜寻计划科学家等等,每个人都有充分的理由参与其中。”
虽然我们目前了解到的情况显示,恒星的变化非常缓慢,倘若恒星突然消失,应当会留下一些蛛丝马迹,但这并不意味着所有恒星都会永远保持稳定的光芒。事实上,宇宙中充满了亮度不断变化的变星。但维拉罗尔强调,VASCO项目针对的并不是这些。“我们知道变星的存在,但它们的持续时间一般最长只有几年。我们想寻找的是一颗之前始终十分稳定、但突然彻底消失得无影无踪的恒星。目前还没有针对这种恒星的记载,假如能发现它们的存在,可能会引领我们发现新的物理学法则。”
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VASCO项目的研究人员利用欧空局盖亚探测器的数据,对发现的“消失恒星”候选天体进行双重确认。
宇宙星表
近年来,随着自动化望远镜的发展,我们扩充星表的速度已经达到了空前的水平。例如,位于加州帕洛马山天文台的兹威基瞬变设施(ZTF)将当前最先进的照相机与萨缪尔·奥斯钦望远镜两相结合,使其拥有了超宽视野,仅需三晚便可对帕洛马上方的整个夜空完成一次搜寻,且每晚可对银河系平面开展两次扫描。这不仅大大增加了探测到“瞬变”的几率(即遥远恒星在短时间内释放出的大量光芒),还能帮助我们发现伽马射线暴等剧烈的罕见事件。
然而,在寻找普通恒星与突然消失的恒星之间存在一点关键区别。维拉罗尔强调:“像兹威基瞬变设施这样的项目的工作时间很短。但对于罕见事件,比如某个天体每100年就莫名消失一次,你的观察时间必须足够长,才能捕捉到它们。因此我们在寻找突然消失的恒星时,将尽可能延长时间跨度,结合更古老的星图进行对比分析。我们正在将70年前的数据与当前数据进行比较,看看宇宙在这些年间是否有所变化。”
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衰老的红巨星在抛却外层物质、变为白矮星时,可能会“消失”一段时间,但这一过程会持续数十万年之久,还会产生独特的星云。
有些讽刺的是,该团队需要高质量的历史数据,因此将目光投向了帕洛马山天文台和萨缪尔·奥斯钦望远镜。上世纪50年代,这台望远镜曾为一次巡天行动制作了感光底片,后由美国海军天文台扫描保存。而他们所用的现代数据则由夏威夷哈雷阿卡拉天文台的全景巡天望远镜和快速响应系统(Pan-STARRS)提供。

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