周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周三 · 太空探索|周四 · 观测指南
周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象
翻译：张瀚之
校对：牧夫校对组
编排：张莹
后台：李子琦 胡永葳 李鸣晨
原文链接：https://www.space.com/millinovas-chance-discovery-x-ray
一幅描绘白矮星与其伴星爆发的插图。
（图片来源：Krzysztof Ulaczyk / 华沙大学天文台）
超人并不是宇宙中唯一拥有X射线视觉的“生物”。许多爆炸的恒星也擅长喷发这种高能光子。因为近期一次偶然的发现，科学家们已经意识到一个全新的爆炸性恒星X射线辐射源的存在。它们爆发的强度与任何先前的宇宙爆炸都不同。它们就是“毫新星”，一个毫无疑问将进入太空词典的新词！
在一项最新的研究中，天文学家在大麦哲伦云（LMC）和小麦哲伦云（SMC）中发现了28个毫新星。随后他们意识到，这些爆炸中的第一个可能在八年前就被观察到过，但当时并未被识别出来。
尽管科学家们还不完全知道这些事件是如何产生X射线的，但他们认为，毫新星是死亡残余恒星，也就是白矮星，从一颗膨胀的伴星吸取了物质从而形成的。
“我们偶然发现了这组爆发的变星，它们展现出了非常有特点的三角形对称爆发，完全不同于人类任何已知的变星，”团队成员、华沙大学的科学家Przemek Mróz说。
这个团队正在通过筛查来自光学引力透镜实验（OGLE）的20年的数据寻找长期持续、光曲线变化的‘引力微透镜事件’，这些事件可能表明在银河系周围暗物质晕中存在大爆炸后遗留的黑洞，也就是所谓的“原初黑洞”。
“在过去的几个月里，我一直在寻找银河系暗物质晕中原初大质量黑洞的信号，”Mróz说道，“不过我们一个都没找到，这很可能说明这些大质量黑洞可能只占暗物质的不到百分之几。”
通常，这可能会让天文学家们感到失望。但正是这一结果帮助Mróz和他的团队确认了毫新星的发现。
比太阳更热、更亮
“OGLE的数据揭示了大麦哲伦云和小麦哲伦云中有许多天体的亮度在几个月内增亮了10到20倍。有些甚至表现出每隔几年就会发生一次的反复爆发，而其他天体则只在观察期间爆发过一次。”
其中一个特别的天体，OGLE-mNOVA-11，在去年年底的爆发让人们有机会进行有针对性的详细研究。
“2023年11月，它进入了爆发状态，因此我们决定进行额外的后续观测，以更详细地研究它，”Mróz说，“我们使用南非大型望远镜（SALT）获取了一组光学光谱。我们发现了来自氦、碳和氮的电离原子的发射线，表明温度极高。”
首个被观测到的毫新星，称为ASASSN-16oh。
（图片来源：NASA/CXC/M. Weiss）
Mróz还补充道，研究人员使用了NASA的尼尔·格雷尔斯雨燕天文台观察了这个天体，并探测到从源头发出的软X射线。团队推测这些X射线是由温度超过100万华氏度（60万摄氏度）的气体所产生的。
这个温度大约是已知宇宙中最热的恒星WR 102的三倍，是太阳表面温度的100倍。如果OGLE-mNOVA-1发生在我们的太阳系，从我们的视角来看，它的亮度将是太阳的100倍。
这28个事件与一种奇特且至今看似独特的宇宙爆炸现象相似，这种爆炸现象被称为ASASSN-16oh，2016年由全天空自动超新星巡天（ASAS-SN）探测到，团队现在认为它是一个毫新星。
“我们认为OGLE-mNOVA-11、ASASSN-16oh以及其他27个物体构成了一个新的暂态X射线源类别，我们将它们命名为毫新星，因为它们的峰值亮度大约是经典新星的千分之一。”
“那么，毫新星究竟是什么？它们是如何形成的，又有什么独特之处？”
一种不同类型的爆炸性死亡恒星
尽管经典新星与矮新星之间没有明显的相似性，但白矮星似乎是毫新星之谜的幕后主使。
这些恒星遗骸是由质量类似太阳的恒星在耗尽核聚变燃料时形成的，核聚变是将氢转化为氦的过程。随着核聚变在恒星外层继续进行，恒星会膨胀为亚巨星或者红巨星。
与质量更大的恒星不同，这些恒星在死亡后不会形成中子星或黑洞，而是像太阳这样的恒星以阴燃的白矮星形式结束其生命——白矮星是极其致密的天体，但不在同一层次上。
对于像太阳这样的孤立恒星来说，这是一个平静的死亡过程，但许多恒星拥有双星伴侣。因为一些双星系统中的两颗恒星足够靠近，白矮星可以从伴星吸取物质，这些伴侣至少能为它们带来暂时的复活。
在其他情况下，恒星与白矮星之间的距离不足以启动物质转移，直到伴星膨胀为红巨星，并填满其半部分的虚拟8字形，或者说它的洛希瓣。
图片来源: NASA, ESA, A. Goobar （斯德哥尔摩大学）/哈勃望远镜
以这种方式获得恒星物质的白矮星是不同类型新星事件的元凶。最著名的例子就是Ia型超新星，在这种情况下，白矮星会在从伴星吸取的恒星物质堆积到其表面后发生失控的热核爆炸，导致白矮星被摧毁（尽管也有罕见的Iax型超新星事件，其中白矮星以残破的‘僵尸星’身份存活下来）。
然而，团队发现，OGLE-mNOVA-11的光学光和X射线特性并不完全符合‘经典’新星或Ia型超新星的特点，这些超新星是由白矮星在伴星向其表面倾倒恒星物质后发生的热核爆炸所引起的。它们也不同于‘矮新星’的特征，后者发生在类似的环境下，但它们较为微弱，破坏性较小，因此可以重复发生。
“我们认为毫新星是由白矮星和亚巨星组成的双星系统，亚巨星是那种核心中的氢已经耗尽并膨胀的恒星。这两颗恒星的轨道周期只有几天。它们的接近性使得物质能够从亚巨星流向白矮星。”
这张图示展示了一颗恒星如何膨胀并填满其罗氏叶，将物质输送到伴星。
（图片来源：温伯恩科技大学）
虽然目前天文学家们不清楚毫新星的X射线辐射是如何产生的，但已经有了两个初步的猜想。
“根据一个假设，X射线可能是在白矮星赤道附近的一个带状区域产生的，那里来自亚巨星的气体撞击白矮星表面，”Mróz解释道。“另一种可能是，X射线来自白矮星表面发生的一个弱热核失控反应，这个反应是由物质落到白矮星上触发的。”
“这种爆炸足够微弱，几乎没有物质从白矮星被喷射出来。”
如果是这样的话，白矮星的质量应该在不断增加，这可能意味着它最终会以更强大的Ia型超新星的形式爆发。因此，毫新星可能是Ia型超新星的‘前身星’——如果这个猜想成立，那将是一个超级令人兴奋的发现。
Ia型超新星对天文学家来说非常有用，因为它们的可见光辐射非常均匀，可以作为“标准烛光”来测量宇宙距离。如果通过毫新星提前获知Ia型超新星何时何地即将爆发，我们就能更好地理解这些事件。
Mróz解释了对毫新星研究的下一步计划。
“我们将实时监控所有29个物体的亮度，等待下一次爆发的开始，我们还计划进行更多的后续观测，以更好地理解这些爆发背后的物理过程。”
这项研究成果在12月12日发表在了《天体物理学杂志快报》上。
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
宏伟的螺旋星系NGC 5643
谢谢阅读