天文學家首度預測,天空中將發生非常明亮的新星爆發事件,甚至不需望遠鏡,用肉眼就能看到!

天鵝座恆星形成區的X光影像。PHOTOGRAPH BY NASA
天鵝座恆星形成區的X光影像。PHOTOGRAPH BY NASA

 

再過五年,你就有可能目睹夜空中出現一顆新的星星。這顆新星會像是宇宙中的一顆寶石,在天鵝座北邊的翅膀閃閃發亮,時間將長達好幾個月。

這是天文學家首度大膽預測,有個特別的恆星系統,會在某一段特定時間內發生爆發,亮度將暴增1萬倍以上。在地球用肉眼就能看見這次的爆發現象,亮度甚至媲美北極星。

這次爆炸是兩顆在宇宙中互繞起舞的恆星合併,形成紅新星爆發的結果,這將讓天鵝座多了一顆閃閃發亮的新星。這個新星發生爆發的時間應該非常短暫。「我們預測爆發的時間會在2022年前後大約一年的時間內,」卡爾文學院(Calvin Colleg)的天文學家拉瑞.莫納爾(Larry Molnar)表示。2017年1月6日,他在美國天文學會(American Astronomical Society)於德州格雷普韋恩(Grapevine)舉行的會議上,報告了這個預測。

「這個爆發會非常明顯,每個人都能在天空中看到。等到了2023年,你不需要望遠鏡,就能告訴我,當年我的預測究竟是對是錯。】

兩顆麻煩恆星

在天文學的歷史上,要能像這樣,為恆星爆炸倒數計時的經驗是非常特別的。一般來說,我們就是等著,希望忽然有恆星爆炸時,我們能剛好有個望遠鏡,在對的時間指向對的地點。

莫納爾表示,「這是首度能夠預測恆星爆炸事件,我們不知道這個預測究竟會不會成真,不過這還是第一次能做出這樣的預測。」

這個恆星系統稱為KIC 9832227,距離我們約有1800光年遠,是一對食雙星。也就是說,這兩顆星互繞旋轉,從地球看過去,這兩顆星在經過另一顆星前方時,會短暫遮掩住對方的光芒。

 

一直到不久以前,天文學家才知道天空中這個閃爍的亮點,其實不只有一顆星。2013年,阿帕契頂點天文台(Apache Point Observatory)的天文學家凱倫.杵鞭(Karen Kinemuchi)注意到這個光點的亮度變化,可能是由於兩顆恆星週期性遮掩住對方的光芒所造成的。接著卡爾文學院的學生丹尼爾.范.諾德(Daniel van Noord)的研究,證明的確如此。

天文學家根據發生互食的時間和亮度變化,計算出雙星系統的其中一顆星大小比太陽大了40%,另一顆星的大小則只有太陽的三分之一,

但可不只是這樣。天文學家可是用望遠鏡緊緊盯著KIC 9832227至少15年了,包括美國太空總署的克卜勒望遠鏡,也監測這個系統將近四年。

科學家現在知道這兩顆星真的非常靠近,近到它們甚至共用一個氣體外殼──也就是說,當這個系統旋轉時,看起來更像是一個太空花生,而不是兩個分開的亮點,

「這兩個星每11個小時就會互繞一圈,而且兩顆星都是呈現同步自轉的狀態,也就是說,這兩顆星永遠以同一面面對彼此,」莫納爾說。

死亡之舞

但根據天文學家超過十年來的觀察,他們發現有件怪事正在發生:這兩顆恆星互相遮掩的頻率越來越快,就好像是它們正在互相盤旋接近似的。

莫納爾和他的同事利用卡爾文學院的望遠鏡,持續觀測這個系統,獲得了超過3萬2000張的影像,他們從這些影像計算出,兩顆星互相遮掩的頻率正在穩定增加。

「這個變化顯示,除了重力這樣的基本力之外,還有些有趣的事正在這個恆星系統發生。」

這是由多張照片所組合成的蟹狀星雲影像,這是在大約一千年前的一次超新星爆發所產生的遺骸,當年的爆發在地球上用肉眼就能看見。 PHOTOGRAPH BY NASA, ESA, J. HESTER (ARIZONA STATE UNIVERSITY)
這是由多張照片所組合成的蟹狀星雲影像,這是在大約一千年前的一次超新星爆發所產生的遺骸,當年的爆發在地球上用肉眼就能看見。
PHOTOGRAPH BY NASA, ESA, J. HESTER (ARIZONA STATE UNIVERSITY)

這項發現也讓我們想起天文學家羅穆爾德.泰侖達(Romuald Tylenda)。他在天蠍座V1309於2008年無預警發生新星爆發前所觀測到的現象。在我們認定KIC 9832227會發生雙星撞擊前,這個研究團隊還是得排除有第三顆恆星存在的可能性,也需要驗證他們所預測的互食週期變化真的會發生。

他們的最新計算指出,如果這兩顆星逐漸合併的速度,和之前天蠍座V1309的趨勢類似,那麼大約在2022年,它們就會合併成一顆星。當兩顆星相撞,就會產生紅新星爆發的現象。這種紅新星爆發的亮度,介於毀滅性的超新星爆發,和比較普通的經典新星爆發之間。(延伸閱讀▶以爆炸收場:超新星

無論如何,這場恆星煙火秀的亮度,足以讓我們在地球上用肉眼就能目睹。

「在我們的銀河系內,像這種規模的爆發,大約每十年就會發生一次,」莫納爾說。「這次的狀況不太一樣的地方,是這個系統離我們非常近,因此看起來的亮度會很亮。另一項很特別的地方是,這是天文學家首度能在事前預測新星爆發。」

現在,期待不已的科學家們,就有機會能夠在新星爆發發生前、發生時,和發生後,研究這個系統──如果真的會發生爆發的話。

「這個研究主題非常有趣……我們都對恆星究竟什麼時候會死亡,有種莫名的執著,」加州理工學院的庫卡尼(Shri Kulkarni)說,他是首度確認紅新星是一種完全不同恆星爆發現象的科學家。「雖然這個結果不一定會發生,但也不是完全沒可能。」

就算這兩顆星不如預期的那樣發生爆發,持續監測這個恆星系統仍將提供天文學家許多寶貴的線索,以更清楚瞭解恆星的生死之謎,或許也能指出擾動恆星軌道的未知力量究竟為何。

莫納爾表示,「如果這個系統沒有爆發,那會很讓人失望。但不管發生什麼結果,這個恆星系統本身就已經夠有趣了。」

 

撰文:Nadia Drake

編譯:胡佳伶