神秘的“塔斯马尼亚魔鬼”太空爆炸困扰天文学家

一次绰号为“塔斯马尼亚魔鬼”的太空爆炸，在最初事件发生几个月后，以最高亮度闪烁了十几次，这让天文学家感到困惑。这次观测虽然提出了新问题，但可能有助于找到导致这种爆炸的原因，这种爆炸被称为快速蓝色光学瞬变（LFBOT）。

LFBOT爆炸的艺术图。图片来源：Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

LFBOT在宇宙中随处可见，难以解释。首个LFBOT被命名为AT2018cow，于2018年在距离地球约6000万秒差距（2亿光年）的星系中被发现。其亮度是超新星的100倍，但在几天内迅速变暗，而超新星的变暗过程需要数周时间。

此后，天文学家又发现了至少6个LFBOT。但是他们仍然不确定是什么原因导致了这些现象。主流观点认为，这些爆炸要么是失败的超新星——恒星在爆炸前坍缩成黑洞或中子星，要么是天体与被称为沃尔夫-拉叶星的炽热明亮恒星相互作用的结果。

在一项新研究中，美国康奈尔大学天文学家Anna Ho领导的研究小组描述了2022年9月在距离地球大约10亿秒差距处发现的LFBOT的新活动，其正式名称是AT2022tsd，绰号是“塔斯马尼亚魔鬼”。

研究人员使用智利的麦哲伦-巴德望远镜发现，从2022年12月开始，“塔斯马尼亚魔鬼”以其最高亮度反复闪烁。他们总共看到了14次这样的闪烁事件，每次只持续了几分钟。

11月15日，相关成果发表于《自然》。

“这样的闪烁以前从未在LFBOT中见过。”Ho说，每一次意想不到的闪光“和最初的LFBOT一样强大”。

“这是一个惊人的观察结果。”美国加利福尼亚大学伯克利分校天体物理学家Raffaella Margutti说，“这是前所未有的，引发了很多问题。”

Ho说，这种闪光可能支持失败的超新星理论，即一颗质量约为太阳20倍的大质量恒星耗尽燃料并坍塌，在残骸中留下一颗致密的中子星或黑洞。她说：“我们认为这些闪光可能来自中子星，也可能来自在最初LFBOT事件中形成的黑洞。”

如果LFBOT中心的中子星或黑洞从其两极发射出强大的能量喷流，就可以解释这种闪光。当天体旋转时，这些喷流会射向太空——如果它们反复指向地球的方向，这就可以解释“塔斯马尼亚魔鬼”发出的闪光。

美国哥伦比亚大学天体物理学家Brian Metzger表示，这一观测结果“相当惊人”，“在某种程度上证实了我们基于其他证据得出的结论”，即LFBOT涉及以接近光速运动的电子，这些电子“以某种形式的外流被加热或加速”。

进一步的观测有助于确定该物体的质量，从而准确解释它的起源。“一个中等质量的黑洞是1万个太阳质量的黑洞。”Ho说，“一颗失败的超新星更可能是10或100个太阳质量。”

她补充说，闪光可以提供一种计算天体质量的方法。“当测量一个快速变化的信号时，你可以利用信号变化速度估计发出信号的物体大小。”高速表明天体在快速旋转，这表明其质量较低。

Margutti认为，这种闪光“明确地告诉我们，LFBOT实际上不同于超新星爆炸”。但她补充说，喷流可能是由黑洞的吸积提供动力的，比如来自伴星的吸积。

正在智利建设的薇拉·鲁宾天文台计划于明年开始对宇宙进行广泛的调查，预计将发现“10到100倍以上的天体”，这可能有助于天文学家进一步探索其中的奥秘。

在最初爆炸后尽早发现和研究这些天体也至关重要。“现在，当我们注意到它们的时候，通常已经过了两到三周了。”Ho说，“我们需要更快地找到它们。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06673-6