近年來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了越來越多的天體大碰撞事件。2015年，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）探測到了來自于13億光年外的引力波，這是由遙遠(yuǎn)河外星系中的兩個(gè)恒星級(jí)黑洞碰撞的結(jié)果。
2017年，天文學(xué)家探測到一起與眾不同的引力波，這一次還幾乎同時(shí)接收到了無線電波、紅外線、X射線、伽馬射線等各種波段的電磁波，其來源是1.3億光年外的兩顆中子星碰撞。
今年6月，天文學(xué)家再次探測到兩起引力波事件，它們分別是來自9億和10億光年外的黑洞和中子星的碰撞結(jié)果，這兩種致密天體之間的碰撞首次被觀測到。
現(xiàn)在，根據(jù)《科學(xué)》（Science）雜志刊載的一項(xiàng)新研究[1]，加州理工學(xué)院的天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了一種罕見的天體大碰撞事件，一顆致密的天體，要么是黑洞，要么是中子星，撞擊了一顆恒星的核心，并且引爆了該恒星，產(chǎn)生了一種新的超新星。那么，這種罕見的碰撞事件是如何發(fā)生的呢？致密天體又是來自哪里？
在宇宙中，像太陽系這樣的單恒星系統(tǒng)占比不到一半，另外一大半恒星都是屬于雙恒星及以上的多恒星系統(tǒng)，例如，位于8.7光年外的格利澤65就是一個(gè)雙星系統(tǒng)，兩顆質(zhì)量為太陽十分之一的紅矮星在互相繞行。先前還有研究表明，所有恒星可能都是成對(duì)誕生的。
恒星的質(zhì)量有大有小，不同質(zhì)量的恒星將有不同的結(jié)局，所以雙恒星系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生不同的碰撞事件。恒星不會(huì)一直“燃燒”下去，質(zhì)量越大的恒星，消耗核聚變?nèi)剂系乃俾试娇?，它們的壽命就?huì)越短，質(zhì)量越小的恒星反而能燃燒更久。
對(duì)于質(zhì)量不到太陽8倍的低質(zhì)量恒星，它們在膨脹成紅巨星后，外層將會(huì)逐漸剝離。核心中的物質(zhì)被自身重力強(qiáng)烈壓縮，電子殼層被打破，電子不受束縛地在原子核間自由運(yùn)動(dòng)，這樣的天體就是白矮星。
對(duì)于質(zhì)量8倍以上的大質(zhì)量恒星，它們在膨脹成紅超巨星后，將會(huì)引來極為壯烈的結(jié)局——爆炸成超新星，一下子就能釋放出太陽在100億年里所能產(chǎn)生的能量。如果用肉眼觀測，我們最遠(yuǎn)所能看到的恒星估計(jì)只有1.6萬光年，而我們最遠(yuǎn)能夠看到的超新星遠(yuǎn)在75億光年之外。
如果大質(zhì)量恒星的質(zhì)量不到太陽的20倍，那么，在經(jīng)歷超新星爆發(fā)后，它將會(huì)留下一個(gè)質(zhì)量為太陽2倍左右的致密核心，電子被重力擠入原子核中，結(jié)合質(zhì)子變成中子，這就是中子星。
如果質(zhì)量超過太陽20倍，將會(huì)留下3倍太陽質(zhì)量以上的核心，物質(zhì)被無限壓縮到無窮小的奇點(diǎn)中，這會(huì)讓周圍一片空間彎曲到閉合，可以把光也困在里面，這樣的天體就是黑洞。
“死星”引爆正常的恒星
在這項(xiàng)新研究中，天文學(xué)家通過甚大陣射電望遠(yuǎn)鏡（VLA）發(fā)現(xiàn)了非常明亮的射電源VT J121001+495647，距離地球4.8億光年。分析顯示，這是一顆死亡恒星撞擊伴星的結(jié)果，但并不清楚這顆“死星”究竟是中子星還是黑洞。
在這個(gè)雙星系統(tǒng)中，死星原本是一顆大質(zhì)量恒星，它更快耗盡燃料爆炸成超新星，最終演變成了一個(gè)致密天體。相比之下，伴星的質(zhì)量更小，還能進(jìn)行核聚變反應(yīng)，不斷產(chǎn)生能量。
兩顆天體互相繞行不斷輻射出引力波，導(dǎo)致軌道不斷衰減，它們互相螺旋靠近。經(jīng)過數(shù)億年乃至數(shù)十億年的時(shí)間后，當(dāng)它們的距離足夠近時(shí)，這顆死星的強(qiáng)大引力撕開了伴星的外層，在它們周圍形成了一團(tuán)巨大的氣體圈。
在氣體圈中，阻力大幅增大，從而加速了它們的相撞。最終，死星掉進(jìn)伴星的核心中，極端的引力直接引爆了這顆正常的恒星，產(chǎn)生了一顆前所未見的超新星。
看到這里，大家可能會(huì)想到《三體》中著名的文明清理工具——光粒。這種光粒能以極為接近光速的速度前進(jìn)，根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論的質(zhì)增效應(yīng)，它具有極其巨大的動(dòng)能，可以摧毀恒星結(jié)構(gòu)，引爆恒星。
參考文獻(xiàn)
[1] D. Z. DONG, G. HALLINAN, E. NAKAR, et al. A transient radio source consistent with a merger-triggered core collapse supernova, Science, 2021, 373, 1125-1129.
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