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3 颗“恒星”同时消失

Linvo说宇宙 2023/11/11 21:09:11 责编:梦泽

上回我们介绍了一颗突然“消失”的恒星(N6946-BH1),说它“突然”是因为仅仅几个月,它便在可见光波段从我们的视野中彻底消失了。几个月的时间对于一颗恒星来说,几乎就是一瞬间,所以天文学家把这种短时间内的亮度变化称为“瞬变”。对于这种瞬变现象,虽然科学家拿出了“失败超新星”以及“抛射物质遮挡”等原因做解释,但是如果 3 颗“恒星”一小时内同时消失,科学家们又该如何应对呢?

上世纪五十年代,天文学家在对比巡天照片时发现有张照片中的恒星突然少了三颗,更奇怪的是用于对比的两张照片的拍摄间隔还不到一个小时。

在之后的 71 年里天文学家又进行了多次观测,包括 2023 年加那利大型望远镜的两次深度曝光,始终未能捕捉到那三个光源。

后续拍摄

加那利大型望远镜拍摄

说实话,如果是一颗恒星不见了还好说,就算是三颗恒星上回我们也说过,但是在这么短的时间里同时“消失”三颗恒星,这着实有点匪夷所思了。

现如今的巡天项目各种各样,有位于太空的盖亚望远镜,也有基于地面的斯隆巡天。巡天是一种对天空进行拉网式扫描的观测方式,相当于对天上的每一个光源进行“普查”。虽然费时费力,但是结果十分有用,很多天体和大尺度结构都是在这种巡天项目中发现的。

斯隆巡天

其中最早的大型巡天项目,应该要数上世纪五十年代由美国国家地理学会资助的帕洛玛天文台巡天一期(POSS I)。从 1949 年 11 月 11 日的首张照片,到 1958 年 12 月 10 日完成最后拍摄,将近 10 年的时间里帕洛玛巡天一共拍摄了将近 2000 组照片。

为记录天体的颜色信息,当时每次拍摄会先拍一张红色感光照,再拍一张蓝色感光照。某天有人发现其中一组的红蓝照片有点对不上,蓝色照片上少了三个光源,而且是非常明亮的光源。从光源特征来看,三个亮点呈现出规则的圆形,这说明它们的位置相对稳定。为什么呢?因为如果它们相对地球运动明显,那么在照片长时间的曝光过程中这些亮点应该会被拉长变形。

因此我们首先可以排除一些近地物体,比如小行星、陨石,包括飞机等。那它有没有可能是处于地球静止轨道上的同步卫星呢?

同步卫星由于和地球自转保持同步,所以它的位置相对地面观测者来说是固定的。当它反射太阳光时,其在照片中的亮度确实也和恒星类似。并且一旦它转过了反射角度,观测者立马就看不到了,这种情况确实可以造成类似的瞬变现象。

但是注意,这两张照片拍摄于 1952 年,而第一颗人造卫星直到 1957 年才发射升空,那个时候一期巡天工作已经基本完成了,所以这些亮点不可能是人造卫星造成的。说到这不禁让人想到,如今太空中的近地轨道早已遍布各种人造物体,这也使得帕洛玛巡天的影像资料显得弥足珍贵。

总的来说,这三个光源在排除了近地可能性后,无论是形状还是亮度,它们都与附近的恒星十分相似。而且这三个亮点位于的是天鹅座东北区域,距离银河盘面不到 1 度,几乎就在银盘上。而银河系的恒星大部分都分布在银盘附近,因此这三个亮点是恒星的可能性还是比较高的

一颗恒星从宇宙中消失,通常是因为它走到了生命的尽头。但是我们知道,恒星的演化过程一般是以“亿年”为单位,即使是大质量恒星,寿命往往也有千万年。总之恒星的熄灭对人类来说是个极其漫长的过程。

除非我们看到的星光并不是恒星正常情况下发出的,而是某种爆发。比如一颗河外星系的恒星,距离我们非常远,原本根本看不到它,但是当它爆炸成超新星时,它的亮度会突然指数级增加。假如这时候正好被相机拍到的话,它就有可能被当成是银河系内的普通恒星。等之后再拍照片的时候,爆炸已经结束了,所以这颗恒星看起来就像消失了一样。

但是问题是对于超新星爆发来说,它的变暗过程至少也要持续几天、甚至几周。而这两张照片从拍摄时间可以看出,一张拍摄于 7 月 19 日 8 点 52 分,另一张拍摄于 9 点 48 分,间隔还不到一个小时。更何况这三颗星还是同时“熄火”的,所以可以认为它们的消失肯定不是简单寿终正寝的原因。

恒星没死,那会不会是某颗恒星的喷射物把三颗恒星挡住了呢?上回说了,这种程度的遮挡即使把恒星自个儿喷歇菜了也不一定能遮严实,更别说三颗恒星了。而且上回说的那种两颗恒星合并导致的物质抛射,时间上也得个把月,同样是个漫长的过程。

事到如今,除了噪声、设备等问题外,还有什么可能性能解释三个光源同时消失这件事呢?这次我们从逻辑出发,从头屡一下这个事。

首先,这三个光源同时变暗肯定不是三个独立事件的巧合。因为就算是单一光源,在这么短的时间里突然消失都是很罕见的事,更别说三个了,更别说它们还是紧挨着。不管怎么想,说它们之间一点关系没有,论谁都很难相信。所以我们有理由断定,这三个光源的亮度变化是因为某个共同原因造成的,这点没问题吧?

既然三个光源之间存在某种协调,那这种协调的最快速度就是光速。而它们从亮到暗这个变化过程发生在大约 50 分钟内,这意味着这三个光源的实际间隔最大不超过 50 分钟光程,换算下来大概 6 个天文单位,差不多就是木星到太阳的距离。

然后上下两个光源在图像中相距大概 10 弧秒,由此可以推算出这三个光源距离我们最多不超过 2 光年。因为如果超过了 2 光年,那么意味着 10 弧秒的角度间隔就超过了 6 个天文单位,那么光源之间就无法建立因果关系。

综上可以得出:这三个光源距离地球不到 2 光年,相互间隔在 6 个天文单位之内。可是除太阳外距离我们最近的恒星比邻星,距离也都超过了 4 光年。所以可以得出结论:这三个光源不可能是三颗恒星

到这里我们似乎得出了两个相反的结论:通过天文现象判断它们很可能是恒星,而根据逻辑推理它又不可能是恒星。如此矛盾的结果,我们该如何是好呢?对此天文学家却表示:或许两者都对

研究人员给出了一种可能性,就是这三个亮点可能来源于同一个光源,它们是由引力透镜效应造成的三个像,就像著名的“爱因斯坦十字”那样。

假如背景光源位于银河系内,那光源可能是颗大质量恒星,然后它到我们的视线上受到了某种引力干扰。可能是某种天体,也可能是某种复杂的质量分布,总之前景质量导致了背景的光源产生了三个引力透镜的像。之后一旦前景质量的环境发生了变化,引力透镜的像也就随之消失了。

假如背景光源不在银河系内,而是位于河外星系。那么如此高的亮度代表它不是普通的恒星,而更像是某种爆发,比如超新星爆发、中子星合并以及伽马射线暴等。总之就是说,光源确实是恒星,而引力透镜的像使得它们看起来确实离我们很近,这就是“两者都对”的原因。

当然这种引力透镜的解释,也仅仅只是猜测,毕竟除了 70 年前的那张照片外再没有其他照片能够印证该说法。即便如今有了 JWST 这样更为先进的设备,但是我们已经无法再次对它们进行观测。

现实就是这样,天文上很多现象都是只发生一次的瞬变现象,一旦当时没把握住,错过了就错过了。然而我们的人生又何尝不是这样,有些事只有错过才明白,而有些人一旦错过就不再。

参考资料:

  • [1] https://en.wikipedia.org/wiki/National_Geographic_Society_%E2%80%93_Palomar_Observatory_Sky_Survey

  • [2] https://phys.org/news/2023-10-group-stars-vanishedastronomers.html

  • [3] https://academic.oup.com/mnras/article/515/1/1380/6607509

  • [4] https://arxiv.org/abs/2310.09035

本文来自微信公众号:Linvo 说宇宙 (ID:linvo001),作者:Linvo

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关键词:恒星天文

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