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新研究顯示在超新星中被剝離的大質(zhì)量恒星爆炸如何導(dǎo)致重中子星或輕黑洞的形成
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒報(bào)道，一項(xiàng)新研究顯示，究顯在超新星中被剝離的示超大質(zhì)量恒星的爆炸如何導(dǎo)致重中子星或輕黑洞的形成，解決了引力波觀測(cè)站LIGO和Virgo對(duì)中子星合并的中被質(zhì)量致重中星探測(cè)中出現(xiàn)的最具挑戰(zhàn)性的難題之一。
高級(jí)激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)在2017年首次探測(cè)到的剝離爆炸引力波是中子星合并，大部分符合天體物理學(xué)家的大的形預(yù)期。但2019年的恒星何導(dǎo)或輕黑洞第二次探測(cè)則是兩顆中子星的合并，其合并質(zhì)量之大出乎意料。新研新星
加州大學(xué)圣克魯斯分校天文學(xué)和天體物理學(xué)教授Enrico Ramirez-Ruiz說道：“這太令人震驚了，究顯我們不得不開始思考如何在不使其成為脈沖星的示超情況下創(chuàng)造一個(gè)重中子星?！?br>像中子星和黑洞這樣緊湊的中被質(zhì)量致重中星天體物理學(xué)物體的研究具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楫?dāng)它們穩(wěn)定的剝離爆炸時(shí)候它們往往是不可見的、不會(huì)發(fā)出可探測(cè)的大的形輻射。Rmirez-Ruiz指出：“這意味著我們?cè)谀軌蛴^察到的恒星何導(dǎo)或輕黑洞東西方面有偏差。我們?cè)阢y河系中檢測(cè)到了中子星雙星，新研新星當(dāng)時(shí)其中一個(gè)是脈沖星，而這些脈沖星的質(zhì)量幾乎都是一樣的--我們沒有看到任何重的中子星。”
LIGO檢測(cè)到重中子星合并的速度跟較輕的雙星系統(tǒng)相似，這意味著重中子星對(duì)應(yīng)該是比較常見的。那么為什么它們沒有出現(xiàn)在脈沖星群中呢？
在新研究中，Ramirez-Ruiz和他的同事專注于雙星系統(tǒng)中的剝離星的超新星，這些剝離星可以形成由兩顆中子星或一顆中子星和一個(gè)黑洞組成的“雙緊湊天體”。剝離的恒星也被稱為氦星，是一顆因跟伴星的相互作用而去掉了氫氣包膜的恒星。
這項(xiàng)研究于2021年10月8日發(fā)表在《Astrophysical Journal Letters》上。
Vigna-Gomez指出：“我們使用詳細(xì)的恒星模型來跟蹤一顆剝離的恒星的演變，直到它在超新星中爆炸的那一刻。一旦我們到達(dá)超新星的時(shí)間，我們就會(huì)做一個(gè)流體力學(xué)研究，我們對(duì)跟蹤爆炸氣體的演變感興趣。”
被剝離的恒星其質(zhì)量在一個(gè)跟中子星同伴的雙星系統(tǒng)中開始時(shí)比我們的太陽大十倍，但在直徑上卻比太陽還小。其演化的最后階段是核心塌縮超新星，它留下的是一顆中子星或一個(gè)黑洞，具體取決于核心的最終質(zhì)量。
研究小組的結(jié)果顯示，當(dāng)這個(gè)巨大的剝離星爆炸時(shí)，它的一些外層被迅速地從雙星系統(tǒng)中彈出。然而一些內(nèi)層沒有被彈出，最終落回新形成的緊湊物體上。
Vigna-Gomez表示：“增加的物質(zhì)數(shù)量取決于爆炸能量--能量越高，你能保留的質(zhì)量就越少。對(duì)于我們的十太陽質(zhì)量的剝離恒星來說，如果爆炸能量低，那么它將形成一個(gè)黑洞；如果能量大，它將保持較少的質(zhì)量，然后形成一個(gè)中子星?！?br>這些結(jié)果不僅解釋了重中子星雙星系統(tǒng)的形成如引力波事件GW190425所揭示的系統(tǒng)，而且還預(yù)測(cè)了中子星和輕黑洞雙星的形成如2020年引力波事件GW200115中合并的系統(tǒng)。
另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是，剝離恒星的氦核的質(zhì)量對(duì)于決定其跟中子星同伴的相互作用的性質(zhì)和雙星系統(tǒng)的最終命運(yùn)至關(guān)重要。足夠大質(zhì)量的氦星可以避免將質(zhì)量轉(zhuǎn)移到中子星上。然而對(duì)于質(zhì)量較小的氦星，質(zhì)量轉(zhuǎn)移過程可以將中子星變成一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的脈沖星。
Ramirez-Ruiz說道：“當(dāng)氦核小的時(shí)候，它就會(huì)膨脹，然后質(zhì)量轉(zhuǎn)移使中子星旋轉(zhuǎn)起來進(jìn)而形成一個(gè)脈沖星。然而，大質(zhì)量的氦核受到更多的引力約束，不會(huì)膨脹，所以沒有質(zhì)量轉(zhuǎn)移。如果它們不旋轉(zhuǎn)成脈沖星，我們就看不到它們。”
換言之，在我們的銀河系中，很可能存在大量未被發(fā)現(xiàn)的重中子星雙星群。
“將質(zhì)量轉(zhuǎn)移到中子星上是創(chuàng)造快速旋轉(zhuǎn)（毫秒級(jí)）脈沖星的有效機(jī)制，”Vigna-Gomez說道，“像我們建議的那樣避免這種質(zhì)量轉(zhuǎn)移的情節(jié)，這在暗示在銀河系中有一個(gè)無線電安靜的這類系統(tǒng)的群體?！?/div>