天文學家說他們開發出了一個超新星的「早期預警系統」

你好奇恆星死亡前的樣子嗎？

根據天文學家最新的模擬結果，作為中子星前身的大質量恆星在爆炸前的最後幾個月裡會急劇變暗。因此，如果一顆大質量恆星默默地消失了，那麼很有可能在宇宙中出現一顆超新星。

紅超巨星是最值得關注的其中一種恆星，它的質量大約是太陽質量的 8 到 20 倍。恆星在燃燒完核心的氫元素，進入燃燒氦元素的階段之後，將成為紅超巨星。

核融合提供了向外的壓力，對抗重力的向內壓力。如果沒有核融合，事情就會變得很激烈。恆星會爆炸，恆星內部爆炸進入太空，恆星的核心會坍塌（對大多數恆星而言）。

對於這裡討論的紅超巨星來說，這個核心變成了一顆超高密度的中子星，質量大約是太陽質量的 1.1 到 2.3 倍，被包裹在一個直徑只有 20 公里（12 英里）的球體中。

然而，在這場大秀開始之前，這顆恆星失去了大量的質量。在理論層面上，我們對紅超巨星的質量損失並不是很了解。

通過觀察紅超巨星死亡後所產生的光和塵埃，科學家們已經確定，紅超巨星在爆發成超新星前會釋放大量氣體和塵埃，但是這種情況發生的時間尺度還不清楚。

它會像過去的研究表明的那樣持續數十年，還是像其他一些建模研究預測的那樣在不到一年的時間內完成？

在英國利物浦約翰摩爾斯大學的天體物理學家本傑明戴維斯 Benjamin Davies 的帶領下，一個研究小組利用觀測證據和模擬來重建垂死的紅超巨星是如何演變的。

他們進行了模擬，發現在恆星變成超新星之前，恆星周圍巨大的物質雲阻擋了 100 倍的光學光和 10 倍的近紅外光。

Davies 解釋道：「緻密的物質幾乎完全遮住了這顆恆星，使其在光譜的可見部分暗淡了 100 倍。這意味著，在恆星爆炸的前一天，你可能看不到它的存在。」

為了衡量質量損失需要多長時間，研究人員開始尋找觀察線索。他們發現了幾張紅超巨星的檔案圖像，大約在拍攝圖像一年後，它們後來變成了超新星。他們說，這證明大規模的、模糊的質量損失至少發生在一年內。

這排除了參宿四即將消亡的可能性（儘管我們已經知道這一點）。 2019 年使參宿四黯淡的質量損失事件似乎是一個較慢過程的一部分。 最新估計表明，這顆恆星距離超新星 150 萬年。

當那一天到來時，現在我們將知道要警惕什麼……如果我們還在的話。

Davies 説：「到目前為止，我們只能在超新星發生數小時後對其進行詳細觀察。但有了這個預警系統，我們可以準備好實時觀察它們，將世界上最好的望遠鏡對準前恆星，然後看著它們在我們眼前爆炸。」

該研究已發表在 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 上。

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參考資料：

1. Starr, M., (17 October 2022). Astronomers Think They’ve Developed an ‘Early Warning System’ For Supernovae. ScienceAlert
2. Davies, B., Plez, B., & Petrault, M., (13 October 2022). Explosion imminent: the appearance of red supergiants at the point of core-collapse. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
3. 圖片來源：https://esahubble.org/products/print_posters/hst_print_poster_0023/  (ESA/Hubble)