
这些艺术家的构想展示了一种被称为超千新星的假设事件。一颗大质量恒星爆发超新星(左),产生碳和铁等元素。随后,两颗中子星诞生(中间),其中至少一颗被认为质量低于太阳。中子星螺旋相连,引力波在宇宙中荡漾,随后合并成一个戏剧性的千新星(右)。千新星向宇宙播种最重元素,如铂金中的黄金,它们发出红光。图片来源:加州理工学院/K. 米勒和R. Hurt(IPAC)
加州理工学院(Caltech)揭示潜在“超千米星爆”事件——一场可能改变宇宙化学与天体物理学的新发现
1. 研究概述当极为巨大的恒星耗尽其能量后,最终以超新星的形式爆炸,散布碳、铁等元素到宇宙空间。另一种更为罕见的剧烈爆炸——千米星爆(kilonova),则发生在两颗中子星(恒星死亡后的致密残余)碰撞时,产生金、铀等更重的元素。所有星体、行星乃至我们周围的物质,都离不开这些重元素的构成。
迄今为止,科学家仅确认过一次千米星爆事件,即2017年的 GW170817。该事件发生在两颗中子星合并时,产生了引力波与光信号,分别被美国国家科学基金会的激光干涉引力波观测站(LIGO)及其欧洲合作伙伴Virgo探测到,而全球望远镜则捕捉到了爆炸的光学信号。
2. 新发现的“超千米星爆”候选事件近日,天文学家认为已经发现了第二个千米星爆的证据,但其情况远比之前的事件更为复杂。该候选事件被命名为 AT2025ulz,似乎与仅在数小时前发生的一次超新星爆炸相关。前一次爆炸可能掩盖了关键信息,使得事件的解释变得异常困难。
“最初的三天内,爆炸的表现与2017年的GW170817相似,
但随后它开始更像是一颗超新星,一些天文学家失去了兴趣,
但我们并没有。”
— Mansi Kasliwal博士(加州理工学院天文学教授、帕洛马天文台主任)
Kasliwal博士带领的团队在《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters)上发表了相关研究,提出这次异常事件可能是“超千米星爆”(superkilonova),即由超新星触发的千米星爆。虽然此前已有学者提出过此理论,但至今未曾得到观测证实。
3. 引力波信号的异常提示2025年8月18日,路易斯安那州与华盛顿州的LIGO探测器以及意大利Virgo探测器记录到一条新的引力波信号。数分钟内,全球天文学界收到了警报,提示该信号极有可能来自两颗合并体,且至少一颗体的质量异常低。警报中还给出了大致的天区位置。
“虽然我们对这条警报的置信度不如以往高,但它迅速引起了我们的注意,
因为它可能是一个非常有趣的事件候选。”
— David Reitze(LIGO执行董事、加州理工学院研究教授)
随后,位于帕洛马天文台的Zwicky变星设施(ZTF)在同一天区发现了一颗逐渐消退的红色天体,距离约13亿光年。该天体最初被命名为 ZTF 25abjmnps,后正式命名为 AT2025ulz。
4. 观测信号随时间的演化全球约十二座望远镜(包括夏威夷的W.M. Keck望远镜、德国的Fraunhofer望远镜及Kasliwal主导的GROWTH(Global Relay of Observatories Watching Transients Happen)计划设施)迅速开始观测该事件。早期观测显示,AT2025ulz 迅速消退并发出红光,类似于2017年的千米星爆。红色的来源被认为是重元素(如金)吸收蓝光后仅允许红光通过。
然而,数日后该天体重新亮起,光谱转为更蓝,并出现氢谱线,这些特征更符合“剥离包层核心坍缩”型超新星,而非千米星爆。由于遥远星系的超新星通常不产生可检测的引力波,一些天文学家得出结论,AT2025ulz 可能只是与之前信号无关的一颗普通超新星。
5. 可能的“超千米星爆”线索Kasliwal团队注意到,该事件并不完全符合典型千米星爆或普通超新星的特征。与此同时,引力波数据暗示至少一颗合并体的质量低于太阳,进一步提示可能存在两颗异常小的中子星。
中子星是巨星爆炸后留下的致密残余体,直径约为旧金山(约25公里),质量一般在1.2-3倍太阳质量之间。一些理论认为,甚至可能存在更小的中子星,但迄今为止尚未直接观测到。
科学家提出两种可能产生极小中子星的途径:
裂变:一颗高速旋转的巨星爆炸后分裂成两颗更小的中子星。
碎裂:爆炸形成的物质盘中,聚集形成小中子星,类似行星的形成过程。
6. 超新星中的隐秘碰撞Columbia大学的Brian Metzger合著者指出,可能出现两颗新生中子星在超新星爆炸中迅速螺旋并合并,产生引力波并发出千米星爆。初始阶段,爆炸会因重元素的生成而呈现红色光谱,正如望远镜所观测到的。然而,前一次超新星的碎片可能遮蔽了观察,使千米星爆隐藏在超新星中。
“理论上,只有在非常快速旋转的星体坍缩过程中,才可能产生亚太阳质量的中子星。”
— Brian Metzger(哥伦比亚大学)
如果这些“禁忌”星体以此方式配对并合并,伴随的事件可能以超新星的形式出现,而非单纯的千米星爆。
7. 仍需进一步证据尽管上述解释颇具说服力,研究人员强调仍存在不确定性。尚无足够证据确认 AT2025ulz 为真正的超千米星爆。为检验该理论,天文学家需寻找更多类似事件。
“未来的千米星爆事件可能与GW170817不同,甚至会被误认为超新星。”
— Mansi Kasliwal
“我们可以利用ZTF、鲁宾望远镜(Vera Rubin Observatory)、NASA的新星罗曼太空望远镜、Caltech主导的UVEX项目、Deep Synoptic Array‑2000以及南极的Cryoscope等即将开展的项目寻找新情况。”
勇编撰自论文"ZTF25abjmnps (AT2025ulz) and S250818k: A Candidate Superkilonova from a Subthreshold Subsolar Gravitational-wave Trigger".The Astrophysical Journal Letters.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。
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