이진 별 시스템은 어떻게 형성됩니까? 천문학 자들이 마지막으로 수수께끼를 풀다.

우리 태양보다 10 억배 이상 더 밝은 초신성 폭발은 뜨겁고 고밀도 인 동반자를 도는 중성자 별의 탄생을 의미합니다. 이제이 두 개의 빽빽한 잔재들은 약 10 억년 후에 서로에게 나선형이되어 결국 우주에서 가장 무거운 원소들을 합쳐서 만들어냅니다.

폭발은 약 9 억 2 천만 광년 떨어진 우리 은하계와 비슷한 은하에서 일어났습니다. 캘리포니아의 Palomar 관측소에있는 작은 망원경은 태양의 표면보다 10 배 이상 뜨거웠 던 폭발 직후에 "iPTF 14gqr"이라는 초신성의 첫 번째 광자를 탐지했습니다. 다음 2 주 동안 초신성의 밝기가 진화하면서, 국제 천문학 팀은 폭발의 기원을 태양의 반경 500 배의 거대한 별에 추적하기 위해이 데이터를 사용했습니다.

그러나이 발견을 특히 주목할만한 스타의 거대한 크기가 아니 었습니다. 특이한 점은 그 별이 또한 알려진 모든 폭발성 거대한 별 중에서 가장 가벼운 것처럼 보였습니다. 이 거대한 별은 거의 모든 덩어리를 털 었으며 아마도 궤도를 선회하는 조밀 한 파트너에 의해 앗아 갔을 것입니다. 폭발했을 때, 그것은 동반자의 궤도를 따라 계속 움직이는 신생아 중성자 별 뒤에 남겨졌습니다.

두 개의 초 밀도 별이 궤도를 도는 이진 별 시스템의 형성을 이해하는 것은 언제나 수수께끼였습니다. 이러한 빽빽한 이분의 일 별의 초신성은 희귀하고 찾아 내기 힘듭니다. 왜냐하면 초 전형 초신성보다 약 5 배 빠른 하늘에서 빠르게 나타나고 사라지기 때문입니다.

동료와 내가 새로운 연구에서 자세히 설명한 "초 박탈 된"초신성의이 첫 번째 관찰은이 시스템의 형성에 대한 통찰력을 제공 할뿐만 아니라이 독특한 거대한 별들의 삶의 마지막 단계를 드러내고있다 그들이 죽기 전에 그들의 모든 질량을 약탈했다.

오랜 수수께끼 풀기

태양 질량의 8 배 이상으로 태어난 별은 연료 부족으로 삶의 끝에서 중력에 굴복합니다. 스스로 붕괴하고 초신성으로 폭발합니다. 이것이 일어날 때, 별의 바깥 레이어들 - 태양 질량의 몇 배 -가 흩어집니다.

저의 고문 Mansi Kasliwal과 함께 새로운 대학원생으로 일하기 시작했을 때, 저는 밝기가 빠르게 사라지는 초신성을 연구하기로 결정했습니다. iPTF가 발견 한 사건의 데이터베이스를 채굴하면서, 나는 1 년 이상 전에 발견 된 빠르게 퇴색하는 초신성 인 iPTF 14gqr을 발견하게되었지만, 그 물리적 인 본성은 여전히 ​​신비 스러웠다.

우리의 예비 모델이이 초신성이 거대한 거대한 별의 죽음에 의해 야기되었다고 제안했기 때문에 데이터는 수수께끼 같았습니다. 그러나 폭발 자체는 아주 희미했습니다. 그것은 태양 질량의 5 분의 1 만 방출했다. 그 에너지는 전형적인 초신성의 1/10에 불과했다. 잃어버린 물질과 에너지는 어디에 있습니까?

단서는 폭발하기 전에 폭발 스타가 거의 모든 원래 질량을 제거 했어야한다고 지적했다. 그러나이 거대한 별에서 무엇이 도난 당했을까요? 아마도 보이지 않는 바이너리 컴패니언일까요?

필자는 처음으로 "초 박테리아 초신성"이라는 아이디어를 발견했을 때 희귀 한 바이너리 스타 시나리오에 대해 읽어보기 시작했습니다.

울트라 박탈 된 초신성

거대한 별에 조밀하고 가까운 바이너리 동반자의 별이있을 때 동반자의 격렬한 중력 끌기는 폭발하기 전에 의심 할 여지없는 이웃을 거의 모두 털어 낼 수 있습니다. 따라서 "울트라 박리"라는 용어를 사용하십시오.

초 박테리아의 초신성은 중성자 별 뒤에 떠오르며, 태양의 질량보다 조금 더 많은 물체를 포함하고있는 빠르게 날아가는 조밀 한 별 모양의 시체가 로스 앤젤레스 다운타운의 크기에 밀려 들어간다. 이 중성자 별은 동반자 주위의 단단한 궤도에 갇혀 있습니다. 이 동반자는 아마도 다른 중성자 별일 수도 있고, 수백만 년 전 동성애자가 죽은 거대한 별에서 형성된 백색 왜성 또는 블랙홀 일 수도 있습니다.

이러한 이진 시스템은 수십 년 동안 천체 물리학 연구의 중요한 분야였다. 우리는 광학 및 라디오 망원경으로 우리의 은하계에서 그러한 많은 시스템을 직접 관찰했다. 중력파의 첫 번째 간접 탐지는 이중 중성자 별 시스템의 관측으로부터 나왔다. 최근에 이중 중성자 별 시스템의 첫 합병은 첨단 LIGO와 전자기파에 의해 2017 년에 모두 감지되어 천문학 자들에게 중력의 작용과 우주의 무거운 원소의 기원에 대한 독자적인 통찰력을 제공했다.

그러나 바이너리 스타가 어떻게 형성되는지는 오랫동안 미스터리로 남아 있습니다. 우리는 중성자 별이 초신성 폭발에서 형성된다는 것을 압니다. 그러나, 이진 중성자 별을 얻기 위해서는 두 개의 거대한 별을 2 진수로 시작해야합니다. 그러나 바이너리 중성자 별이 시스템을 만드는 두 번의 폭력적인 폭발에서 살아남을 수있을 정도로 안정적으로 유지되도록하려면 힘의 정확한 균형이 필요합니다.

몇몇 간접적 인 증거들은 매우 드물게 약한 초 박멸 초신성 폭발로 형성되었다는 것을 암시합니다. 그러나이 희미한 폭발은 지금까지 직접 탐지를 피했습니다. 초 박테리아 초신성에 대한 최초의 관측 증거는 타이트한 중성자 별 이원계의 형성을 이해할 수있는 기회를 열어 준다.

유아의 폭발을위한 하늘 스캔

우리의 초신성은 중간의 Palomar Transient Factory (iPTF) 조사 중에 발견되었습니다. 자동 iPTF 조사는 1 미터 크기의 망원경에 장착 된 대형 카메라를 사용하여 매일 밤 하늘 사진을 찍고 "새로운 별"을 검색했습니다. 검색 우선 순위는 유아 초신성을 추적하고 출처를 찾아내는 것이 었습니다.

새로운 별이 발견 될 때마다, 조사 로봇은 완전히 다른 시간대에있는 근무중인 천문학 자에게 즉시 후속 조치를 알립니다. 이 전략은 망원경의 글로벌 네트워크와 함께 몇 개의 폭발적인 별을 잡아 내고 폭발하기 직전의 모습을 이해할 수있었습니다. 사실, 폭발 후 드문 울트라 박탈 된 초신성 순간을 찾는 것은 운 좋은 우연의 일치였습니다!

이 단일 사건은 그러한 폭발에서 방출 된 질량과 에너지, 거대한 별의 수명주기, 이진 별의 형성에 대한 첫 번째 통찰을 우리에게 제공했습니다. 그러나이 사건들에 대한 더 큰 표본에서 더 많이 배울 것이 있습니다.

하늘을 10 배 빠르게 스캔 할 수있는 iPTF의 후계자 인 Zwicky Transient Facilty와 GROWTH라는 글로벌 망원경 네트워크를 통해 우리는이 초특급 별 시스템에 대한 새로운 이해를 시작하여 더 많은 폭발을 목격하기를 희망합니다.

이 기사는 원래 Kishalay De의 The Conversation에 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.