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對此，研究人員懷疑伴星是罪魁禍?zhǔn)?-在它們死亡之前吸走了它們伙伴的外殼--這一點(diǎn)得到了哈勃在2013年超新星現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的一顆幸存的伴星的支持。這一發(fā)現(xiàn)也使大多數(shù)大質(zhì)量恒星以雙星系統(tǒng)的形式形成和演化的理論得到了證實(shí)。而這也可能是另一場宇宙大戲的前傳：隨著時間的推移，幸存的大質(zhì)量伴星也將經(jīng)歷一場超新星，如果這兩顆恒星的殘余核心沒有被甩出系統(tǒng)，那么它們最終將合并并產(chǎn)生引力波進(jìn)而撼動空間結(jié)構(gòu)本身。

NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在一顆恒星爆炸性死亡的現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了一個目擊者：一顆之前隱藏在其伙伴的超新星的強(qiáng)光下的伴星。這一發(fā)現(xiàn)對于一種特殊類型的超新星來說是第一次--在這種超新星中，恒星在爆炸前被剝?nèi)チ怂恼麄€外層氣體包膜。

這一發(fā)現(xiàn)為大質(zhì)量恒星的雙星性質(zhì)提供了關(guān)鍵性見解，同時它還是伴星最終合并的潛在前奏，它將作為引力波在宇宙中震蕩并成為時空結(jié)構(gòu)本身的漣漪。

天文學(xué)家在超新星爆炸中檢測到各種元素的特征。這些元素像超新星前的洋蔥一樣分層。氫氣存在于恒星的最外層，如果在超新星的后果中沒有檢測到氫氣，那么這意味著它在爆炸發(fā)生之前就被剝離了。

氫氣流失的原因一直是個謎，天文學(xué)家們一直在利用哈勃尋找線索并檢測理論來解釋這些被剝離的超新星。新哈勃觀測結(jié)果提供了最好的證據(jù)來支持這一理論，即一顆看不見的伴星在爆炸前從其伴星上抽走了氣體包膜。

“這是我們一直在等待的時刻，終于看到了完全剝離的超新星的雙星系統(tǒng)祖先的證據(jù)，”位于馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家Ori Fox說道，“我們的目標(biāo)是將這一研究領(lǐng)域從理論轉(zhuǎn)向跟數(shù)據(jù)打交道以看看這些系統(tǒng)到底是什么樣子的。”Fox是哈勃研究計劃的首席調(diào)查員。

Fox的團(tuán)隊(duì)使用哈勃的第三代廣域相機(jī)研究了紫外線下的超新星2013ge區(qū)域及Barbara A. Mikulski檔案(MAST)中先前的哈勃觀測。天文學(xué)家們看到，從2016年到2020年，超新星的光芒會隨著時間的推移而逐漸消失--但在同一位置的另一個附近的紫外光源卻保持著它的亮度。這個潛在的紫外線發(fā)射源就是研究小組提出的SN 2013ge的幸存的雙星伴星。

兩兩成對？

以前，科學(xué)家們推測，一顆大質(zhì)量原生星的強(qiáng)風(fēng)可能會吹走它的氫氣包層，但觀測證據(jù)并不支持這一點(diǎn)。為了解釋這種脫節(jié)，天文學(xué)家開發(fā)了一些理論和模型。據(jù)了解，在這些理論和模型中，一個雙胞胎伴侶會抽走氫氣。

“近年來，許多不同的證據(jù)告訴我們，剝離的超新星可能是在雙星中形成的，但我們還沒有真正看到伴星。研究宇宙爆炸的大部分工作就像法醫(yī)科學(xué)--尋找線索，以看看哪些理論是符合的。感謝哈勃，我們能夠直接看到這一點(diǎn)，”哈勃研究小組成員、多倫多大學(xué)的Maria Drout說道。

在之前對SN 2013ge的觀測中，哈勃在紫外光中看到了兩個峰值，而非在大多數(shù)超新星中通常只看到一個。Fox表示，對這種雙倍亮度的一種解釋是，第二個峰值顯示了超新星的沖擊波撞擊到一顆伴星時的情況，這種可能性現(xiàn)在看來更有可能。哈勃的最新觀測結(jié)果表明，雖然伴星受到了明顯的沖擊--包括它從其伙伴身上吸走的氫氣，但它并沒有被摧毀。Fox將這種影響比作一碗晃動的果凍，它最終會恢復(fù)到原來的形態(tài)。

雖然還需要找到更多的確認(rèn)和類似的支持性發(fā)現(xiàn)，但Fox表示，這一發(fā)現(xiàn)的意義仍非常大，這為大多數(shù)大質(zhì)量恒星以雙星系統(tǒng)形式形成和演變的理論提供了支持。

值得關(guān)注的一個

不像超新星有一個蓬松的氣體外殼可以點(diǎn)亮，事實(shí)證明，在爆炸前的圖像中，完全剝離包層的超新星原體很難被識別。現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)幸運(yùn)地識別出了幸存的伴星，他們可以利用它進(jìn)行倒推以確定爆炸的恒星的特征，以及獲得前所未有的機(jī)會以跟幸存者一起觀看后果的展開。

作為一顆大質(zhì)量恒星本身，SN 2013ge的同伴還注定要經(jīng)歷一場超新星。它的前伙伴現(xiàn)在可能是一個緊湊的天體如中子星或黑洞，而這個同伴也很可能會走這條路。

原有伴星的距離將決定它們是否會在一起。如果距離太遠(yuǎn)，伴星將被甩出系統(tǒng)并獨(dú)自在我們的銀河系中游蕩，這種命運(yùn)可以解釋許多看似孤獨(dú)的超新星。

然而如果這些恒星在超新星之前就足夠接近對方，那么它們就會作為黑洞或中子星繼續(xù)圍繞對方運(yùn)行。在這種情況下，它們最終會朝著對方螺旋上升并合并并在此過程中產(chǎn)生引力波。

這對天文學(xué)家來說是一個令人興奮的前景，因?yàn)橐Σㄊ翘祗w物理學(xué)的一個分支，才剛剛開始被探索。它們是時空結(jié)構(gòu)本身的波浪或漣漪，由阿爾伯特-愛因斯坦在20世紀(jì)初提出。引力波后來有被激光干涉儀引力波觀測站(LIGO)直接觀測到。

“有了SN 2013ge的幸存同伴，我們有可能看到引力波事件的前傳，盡管這樣的事件仍將在未來10億年左右，”Fox說道。

Fox和他的合作者將跟哈勃合作以建立起一個更大的其他超新星的幸存伴星樣本，實(shí)際上是給SN 2013ge再次提供一些陪伴。

“除了了解超新星本身還有很大的潛力。由于我們現(xiàn)在知道宇宙中大多數(shù)大質(zhì)量恒星都是以雙星對的形式形成的，所以對幸存的伴星的觀測是必要的，以此來幫助了解雙星形成、物質(zhì)交換和共同進(jìn)化發(fā)展背后的細(xì)節(jié)。這是一個研究恒星的激動人心的時刻，”Fox說道。

“了解大質(zhì)量恒星的生命周期對我們特別重要，因?yàn)樗械闹卦囟际窃谒鼈兊暮诵暮屯ㄟ^它們的超新星鑄造的。這些元素構(gòu)成了大部分可觀察到的宇宙，其中包括我們所知的生命，這項(xiàng)研究的論論文共同作者、來自加州大學(xué)伯克利分校的Alex Filippenko補(bǔ)充道。

據(jù)悉，這些結(jié)果已發(fā)表在《The Astrophysical Journal Letters》上。

關(guān)鍵詞：天文學(xué)家雙星系統(tǒng)