新聞 > 科教 > 正文

那年 三顆星星同時消失 天文學家至今也沒找到原因

作者:

圖片來源:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume527, Issue3, January2024, Pages6312–6320;表情包來源於網絡1952年7月19日晚,三顆星星同時消失了,就像2024年6月10日晚,端午假期突然消失了一樣。

永恆璀璨,亘古不變,這是星空給多數人的印象。但天文學家在翻閱歷史數據時,卻發現三顆星星突然一起消失了。而且直到今天,他們還沒找到可靠的解釋。

1952年7月19日晚,位於美國加利福尼亞州的帕洛瑪天文台(Palomar Observatory)正如往常一樣,持續拍攝天空。晚上8:52左右,望遠鏡捕捉到了三顆聚集在一起的星星,平平無奇,儘管它們在相機拍攝的圖像中相當明亮。然而,到了晚上9:45,望遠鏡再次拍攝這片天區時,這三顆星卻不見了蹤影。

兩次觀測使用的波段不同,傳感器不同,所以圖像有輕微差別。圖片來源:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume527, Issue3, January2024, Pages6312–6320

根據當年帕洛瑪天文台的觀測性能,這三顆星的亮度至少降低到了原來的百分之一。2023年,天文學家用更先進的望遠鏡觀測了這片天區,還是沒發現這三顆星。這意味着,帕洛瑪天文台1952年7月19日晚8:52觀測到的3顆星,亮度至少降低到了原來的萬分之一。或者,它們完全消失了。

疑點重重

恆星會爆炸,但通常不會消失。例如超新星爆炸會瞬間摧毀一顆恆星,爆發後它的亮度也會持續衰減,但是不可能在一天內就直接消失。例如《史記·天文志》曾記載:「至和元年五月己丑,出天關東南可數寸,歲余稍沒。」1054年中旬爆發的天關客星(SN1054),直到年末,亮度才有所減弱。

直到今天,我們還能看到由天官客星產生的蟹狀星雲,以及它中心的脈衝星。這些都是超新星爆炸的遺蹟,將近一千年後還能被我們觀測到。但1952年的三顆星星卻在不到50分鐘內一同消失,這很不對勁。

更奇怪的是,這三顆星之間相互距離很近,不到10角秒。如果它們是三個獨立的天體,那麼意味着它們之間的距離不會超過50光分(光50分鐘走過的距離),這大約是地球到太陽距離的6倍(6個天文單位),與太陽和木星的平均距離(5.2個天文單位)相當。彼此相聚最多50光分,在我們看來距離不到10角秒,經過簡單的幾何換算,這三顆星距離我們最遠不超過2光年——相比之下,距離太陽最近的恆星在4.2光年之外。在天文上,這個距離近得難以置信。

問題邪門到這個地步,自然要考慮一些不靠譜的答案了。有沒有一種可能,這三個亮點,根本就不是天上的星星,而是地面上的因素導致的——比如核試驗產生的放射性塵埃。帕洛瑪天文台距離美國新墨西哥州不遠,那裏是第一顆原子彈引爆的地方,也是後續的核試驗場。上世紀50年代的照相底片上,也曾出現過受放射性塵埃導致的亮點,必須考慮地面因素的影響。

帕洛瑪天文台天文台距離美國新墨西哥州核試驗場不遠。

於是天文學家分析了這三顆星的輪廓。三顆星中,有一顆距離另外兩顆稍遠,可以和臨近的正常星對比它們的輪廓。結果發現,這三顆星的輪廓和正常的星幾乎完全一致,如果是放射性塵埃造成的亮點,不可能造成這樣的結果。如果是飛機、小行星這種移動較快的目標,在底片上的輪廓應該是一條直線。基本可以確定,這些亮點,就是望遠鏡正常成像產生的。

白點為消失星的輪廓曲線,白線為正常星的輪廓曲線,可見兩者基本相同。上下兩圖分別為東西方向的輪廓和南北方向的輪廓。圖片來源:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume527, Issue3, January2024, Pages6312–6320

真的是三個?

或者,它們根本就不是三顆星。而是一顆星突然消失,只是因為引力透鏡的影響,在我們看來形成了三顆星的像。引力可以扭曲光線,所以能產生類似透鏡的效果。對於最簡單的引力透鏡——由一個天體構成——如果引力透鏡恰巧位於地球和目標天體的連線上,那麼引力透鏡會將原本一顆星的像扭曲成一個環,這也叫愛因斯坦環;如果引力透鏡稍有偏離,那麼只會形成兩個亮度相近的像。兩個像中間或許還有一個像,但是要弱得多。

圖片正中存在一個引力透鏡(透鏡本體位於圖片正中,未在圖片中標註),引力透鏡背後的點光源(青色圓)從引力透鏡背後橫穿時,我們只能看到被扭曲的像,也就是白色部分。圖片來源:wikipedia

如果想要形成三個亮度相近的像,那麼引力透鏡的結構應該非常特殊才對,例如是多個黑洞,或者是一團不均勻的暗物質。同時,在這個複雜引力透鏡的影響下,三個像的光路長度相差不能超過50光分,否則我們就不能看到三個亮點同時消失了。這個猜想來源於《皇家天文學會月刊》(MNRAS)上的一篇論文。值得注意的是,論文作者覺得這個引力透鏡太過複雜,只給出了粗略的限制條件,感興趣的讀者可以自己計算這個引力透鏡的結構,再發一篇論文。

只有猜測

就算真的存在這麼複雜的引力透鏡,最關鍵的問題還沒有回答——恆星只會爆炸,不會突然消失,那這顆星究竟是怎麼在一個小時內就消失不見的?事實上,如果實際消失的星只有一顆,那麼我們能找到很多相似的例子。

VASCO項目(Vanishing& Appearing Sources during a Century of Observations,百年觀測中消失與出現的源)在統計過去70年中,有多少顆星突然消失了。2019年,他們在《天文學報》(AJ)上發表論文,表示大約有100個源毫無依據地消失了,根本找不到可靠的解釋。

沒有靠譜的解釋,就真的只能猜了。

難道是快速射電暴(FRB)的光學對應體?快速射電暴是在射電波段的一種天文現象,能在數毫秒內爆發出巨大能量。這種毫秒級別的天文現象,對應的光學現象也確實有可能持續時間小於一個小時。但是相關數據不足,我們目前難以驗證這個猜想。

今年5月,一篇在《物理評論快報》(PRL)上發表的論文給出了一個新的可能——這些突然消失的星可能變成了黑洞。研究團隊研究了銀河系邊緣的雙星系統VFTS243,它由一顆恆星和一個黑洞組成。

一般認為,其中的黑洞應該是由超新星爆發產生的,超新星爆炸時的衝擊會改變雙星的軌道,使其變成橢圓。但是在VFTS243中,雙星軌道偏心率僅有0.017,接近正圓,這與傳統的超新星模型不符。經過進一步的計算、模擬,研究團隊提出,VFTS243中的黑洞可能是由大質量恆星直接坍縮形成的。論文指出,恆星死亡時,如果核心質量在10倍太陽質量以上,就有可能直接坍縮成黑洞。一顆明亮的恆星,就這樣突然消失了。

VFTS243藝術想像圖。圖片來源:ESOL. Calçada CC BY4.0

沒有超新星爆發,靜悄悄地突然消失,這或許能回答VASCO項目的疑問,也或許是1952年三顆消失星星的答案。

所以,1952年這三顆星究竟是怎麼消失的?目前看來,比較有可能的解釋是,這三顆星其實只是一顆星,地球觀測到的三顆星,其實是由一個複雜的引力透鏡產生的像。至於那一顆星為什麼突然消失?它有可能是FRB的光學對應體,也有可能是一顆黑洞悄無聲息地誕生。

但這依然只是猜測,尚沒有論文驗證。

阿波羅網責任編輯:李華

來源:環球科學

轉載請註明作者、出處並保持完整。

家在美國 放眼世界 魂系中華
Copyright © 2006 - 2024 by Aboluowang

投稿 投稿