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Aug. 19 2025

AI發現黑洞也能觸發超新星!?

  • 藝術想像圖展示了超新星爆炸前的大質量恆星和黑洞,恆星的形狀被黑洞的引力拉伸的情形。

    藝術想像圖展示了超新星爆炸前的大質量恆星和黑洞,恆星的形狀被黑洞的引力拉伸的情形。

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超新星事件成因除了是大質量恆星死亡前最後放出的光芒,近期由美國哈佛和史密森天文物理中心 (CfA) 和麻省理工學院 (MIT) 領導的團隊利用AI發現,恆星旁的伴星也能觸發超新星爆炸。只不過,這顆伴星竟可能是一個黑洞!相關論文於8月13日發表於最新一期的《天文物理學期刊》(The Astrophysical Journal)。

這個奇怪的超新星爆炸事件編號為SN2023zkd,是由史維基瞬變探測器(Zwicky Transient Facility,ZTF)在2023年7月所發現。ZTF天文台的主要工作是利用可見光和紅外線波段探測亮度迅速變化的瞬變天體,例如超新星、伽馬射線爆、中子星合併事件,以及彗星和小行星等移動天體。由於ZTF每次巡天都會產生大量的資料,天文學家便引進了AI演算法協助,因此在SN2023zkd發生變化的早期階段就偵測到,以利其他天文台跟進後續觀測。

SN2023zkd距離地球約7.3億光年,最初看起來像一顆典型的超新星,只爆發一次。但隨著天文學家繼續追蹤幾個月,它的亮度不但沒有一路衰減,反而突然又變亮了。為了理解這種不尋常的現象,天文學家回頭分析了這顆超新星爆炸前的資料,結果發現了在爆炸前四年多的時間裡,這顆天體一直在緩慢變亮。

經過研究團隊詳細分析,他們認為SN2023zkd爆炸產生的光線是由恆星在死亡前數年釋放的物質所造成的。首先是超新星爆炸產生的衝擊波撞擊這些外圍的低密度氣體,後來發生的第二波增亮是衝擊波與厚盤狀的雲氣緩慢、持續的碰撞引起。根據上述推測並綜合恆星爆炸前不穩定的行為,天文學家認為這顆垂死恆星在死前承受著極大的引力,很可能來自附近緻密的伴星,例如黑洞。因此,天文學家認為故事最有可能是這顆大質量恆星被鎖定在與黑洞相撞的軌道上,隨著軌道能量損失、兩者之間的距離縮小,直到恆星部分被黑洞吞噬時引發了超新星爆發。

這項研究不只是讓天文學家發現可能被黑洞所觸發的非典型超新星事件,更重要的是AI演算法有效且快速地協助天文學家找到可疑的瞬變天體,為天文學家爭取到更多時間進行追蹤觀測,而非等到事件完全結束後才發現。近年薇拉·魯賓天文台也公佈了首批巡天影像,未來強大的新天文台與即時人工智慧系統相結合,或許將使天文學家能夠發現更多罕見而複雜的超新星爆炸,讓我們對雙星系統中大質量恆星的生存和死亡過程有更多了解。

 

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

 

 

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