新星是一顆恒星突然的、短暫的、戲劇性的增亮。通常情況下，這顆恒星會(huì)在幾周或幾個(gè)月內(nèi)慢慢消退到其原有的亮度。盡管新星的具體原因會(huì)因情況不同而不同，但它們總是涉及到近距離雙星系統(tǒng)中的白矮星--兩顆受引力約束而圍繞對(duì)方運(yùn)行的恒星。

現(xiàn)在，天文學(xué)家們?cè)谟^察到有史以來(lái)最快的新星后感到很興奮。這一不尋常的事件引起了科學(xué)家們對(duì)一顆更不尋常的恒星的注意。隨著他們對(duì)它的研究，他們不僅可以找到新星許多令人困惑的特征的答案，還可以找到關(guān)于我們太陽(yáng)系的化學(xué)、恒星的死亡和宇宙的演變等更大的問(wèn)題。

由亞利桑那州立大學(xué)的Sumner Starrfield教授、明尼蘇達(dá)大學(xué)的Charles Woodward教授和俄亥俄州立大學(xué)的研究科學(xué)家Mark Wagner領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，于2022年6月14日在《美國(guó)天文學(xué)會(huì)研究筆記》上共同撰寫了一份報(bào)告。

(資料圖)

新星是一個(gè)雙星系統(tǒng)突然爆發(fā)出的亮光。每顆新星都是由白矮星--一顆恒星非常密集的剩余核心--和附近的一顆伴星產(chǎn)生的。隨著時(shí)間的推移，白矮星從其伴星中吸取物質(zhì)，這些物質(zhì)落在白矮星上。白矮星加熱了這些物質(zhì)，引起了一個(gè)不受控制的反應(yīng)，釋放出一陣能量。爆炸將物質(zhì)高速射出，科學(xué)家們將其作為可見(jiàn)光觀察。

明亮的新星通常會(huì)在幾周或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)消逝。2021年6月12日，新星V1674 Hercules爆發(fā)得如此之亮，以至于肉眼都能看到它--但是在短短一天多的時(shí)間里，它就再次變暗了。這種速度水平的新星事件是罕見(jiàn)的，這使得這顆新星成為珍貴的研究對(duì)象。

亞利桑那州立大學(xué)地球和空間探索學(xué)院的天體物理學(xué)家Starrfield說(shuō)：“它只有大約一天的時(shí)間，而之前最快的新星是我們?cè)?991年研究的一顆，V838 Herculis，它的亮度在大約兩三天的時(shí)間內(nèi)下降。”

當(dāng)天文學(xué)界關(guān)注V1674 Hercules時(shí)，其他研究人員發(fā)現(xiàn)它的速度并不是它唯一不尋常的特征。它發(fā)出的光和能量也是脈沖式的。每隔501秒，就會(huì)有一次“擺動(dòng)”，觀察者可以從可見(jiàn)光波和X射線中看到。爆炸一年后，這顆新星仍然顯示出這種“擺動(dòng)”，而且似乎已經(jīng)持續(xù)了更長(zhǎng)時(shí)間。Starrfield和他的同事們繼續(xù)研究這個(gè)怪癖。

Wagner說(shuō)：“最不尋常的是，在爆發(fā)之前就看到了這種擺動(dòng)，但是當(dāng)新星的亮度大約為10個(gè)星等時(shí)，這種擺動(dòng)也很明顯，”他也是正在用來(lái)觀測(cè)新星的大型雙目望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)站的科學(xué)主管。“人們正試圖解決的一個(gè)謎團(tuán)是，是什么驅(qū)動(dòng)了這種周期性，你會(huì)在系統(tǒng)的那個(gè)亮度范圍內(nèi)看到它。”

研究小組在監(jiān)測(cè)新星爆炸所噴出的物質(zhì)時(shí)也注意到了一些奇怪的現(xiàn)象--某種風(fēng)，可能取決于白矮星及其伴星的位置，正在塑造物質(zhì)流入該系統(tǒng)周圍的空間。

盡管最快的新星（從字面上看）很耀眼，但它值得進(jìn)一步研究的原因是，新星可以告訴我們關(guān)于我們太陽(yáng)系甚至整個(gè)宇宙的重要信息。

白矮星收集并改變物質(zhì)，然后在新星爆炸期間用新的物質(zhì)調(diào)換周圍的空間。這是空間中物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)重要部分。新星噴射出的物質(zhì)最終會(huì)形成新的恒星系統(tǒng)。這樣的事件也有助于形成我們的太陽(yáng)系。

“我們總是試圖弄清楚太陽(yáng)系是如何形成的，太陽(yáng)系中的化學(xué)元素是從哪里來(lái)的，”Starrfield說(shuō)。“我們將從這顆新星中了解的事情之一是，例如，這次爆炸產(chǎn)生了多少鋰。我們現(xiàn)在相當(dāng)肯定，我們?cè)诘厍蛏蠐碛械南喈?dāng)一部分鋰是由這些類型的爆炸產(chǎn)生的。”

有時(shí)，一顆白矮星在新星爆炸過(guò)程中并沒(méi)有失去所有收集的物質(zhì)，因此在每個(gè)周期中，它都會(huì)增加質(zhì)量。這最終會(huì)使它變得不穩(wěn)定，白矮星可能產(chǎn)生1a型超新星，這是宇宙中最明亮的事件之一。每顆1a型超新星都達(dá)到相同的亮度，所以它們被稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。

“標(biāo)準(zhǔn)燭光是如此明亮，以至于我們可以在宇宙中很遠(yuǎn)的地方看到它們。通過(guò)觀察光的亮度如何變化，我們可以提出關(guān)于宇宙如何加速或宇宙整體三維結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，”Woodward說(shuō)。“這是我們研究其中一些系統(tǒng)的有趣原因之一。”

此外，新星可以告訴我們更多關(guān)于雙星系統(tǒng)中的恒星是如何演化到死亡的，這個(gè)過(guò)程還沒(méi)有被很好地理解。它們還可以作為實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)家們可以看到核物理學(xué)的運(yùn)作，并測(cè)試?yán)碚摳拍睢?/p>

這顆新星讓天文學(xué)界大吃一驚。直到一位來(lái)自日本的業(yè)余天文學(xué)家Seidji Ueda發(fā)現(xiàn)并報(bào)告了它，它才出現(xiàn)在科學(xué)家的雷達(dá)上。公民科學(xué)家在天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，現(xiàn)代技術(shù)也是如此。盡管它現(xiàn)在太暗了，其他類型的望遠(yuǎn)鏡無(wú)法看到，但由于大型雙目望遠(yuǎn)鏡的大口徑和其天文臺(tái)的其他設(shè)備，包括它的一對(duì)多天體雙光譜儀和特殊的PEPSI高分辨光譜儀，該團(tuán)隊(duì)仍然能夠監(jiān)測(cè)這顆新星。

他們計(jì)劃調(diào)查爆發(fā)的原因和導(dǎo)致爆發(fā)的過(guò)程，其破紀(jì)錄的下降的原因，觀察到的風(fēng)背后的力量，以及其脈沖亮度的原因。