首次捕获的黑洞或中子星的诞生
美国西北大学领导的一个国际研究小组正在进一步了解今年夏天在北部天空爆炸的神秘明亮物体。6月17日，位于夏威夷的阿特拉斯巡天望远镜在2亿光年之外的大力神星座发现了异常现象。被称为“奶牛”或“奶牛”的物体迅速爆发，然后消失几乎一样快。在综合了包括硬x射线和无线电波在内的几种成像来源后，这个多机构的研究小组现在推测，望远镜捕捉到了恒星坍塌形成致密物体(如黑洞或中子星)的确切时刻。恒星碎片靠近并围绕着该天体的视界旋转，产生了异常明亮的光芒。
这一罕见事件将帮助天文学家更好地理解在黑洞或中子星形成的最初时刻起作用的物理现象。“我们认为‘牛’是一个不断增长的黑洞或中子星的形成，”西北大学的拉菲拉·马古蒂(Raffaella Margutti)说，他领导了这项研究。“我们从理论上知道，黑洞和中子星是在恒星死亡时形成的，但我们从未在它们刚出生时就看到过它们。”从来没有。”
Margutti将于美国太平洋标准时间1月10日下午2点15分在西雅图举行的美国天文学会第233次会议上展示她的发现。Margutti是西北大学温伯格艺术与科学学院的物理学与天文学助理教授，也是天体物理学跨学科探索与研究中心(Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics)的成员。
在第一次被发现后，这头牛立即引起了国际上的关注，让天文学家们摸不着头脑。“我们认为它一定是超新星，”Margutti说。“但我们观察到的情况挑战了我们目前对恒星死亡的看法。”
首先，这一异常异常异常明亮——比典型超新星亮10到100倍。它的爆发和消失速度也比其他已知的恒星爆炸快得多，粒子以每秒3万公里(相当于光速的10%)的速度飞行。仅仅16天，这个物体就释放出了大部分能量。在一个有些现象持续数百万年甚至数十亿年的宇宙中，两周的时间相当于一眨眼的时间。Margutti说:“我们马上就知道，这个光源在几天之内就从静止变成了峰值亮度。”“这足以让每个人感到兴奋，因为它太不寻常了，以天文学的标准来看，它离我们很近。”
利用西北大学在夏威夷的W.M. Keck天文台和亚利桑那州的MMT天文台的观测设施，以及在智利的SoAR望远镜的远程访问，Margutti更近距离地观察了这个天体的构成。Margutti和她的团队检查了奶牛的化学成分，发现了氢和氦的明显证据，排除了紧凑物体合并的模型——比如产生引力波的模型。
天文学家传统上研究恒星死亡的光学波长，利用望远镜捕捉可见光。另一方面，Margutti的团队使用了更全面的方法。她的团队用x射线、硬x射线(比普通x射线强10倍)、无线电波和伽马射线观察这个物体。这使得他们能够在异常的初始可见亮度减弱很久之后继续研究它。在ATLAS发现这个物体之后，Margutti的团队很快就利用NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和完整的硬x射线实验室、XMM-Newton的软x射线以及射电天线阵列对牛进行了后续观察。
Margutti将这头牛的相对赤裸归因于它有可能解开这个星系间的谜团。尽管恒星随时都有可能坍缩成黑洞，但新生黑洞周围的大量物质阻碍了天文学家的视线。幸运的是，与典型的恒星爆炸相比，绕着奶牛旋转的喷出物要少10倍。由于缺乏物质，天文学家得以直接观测到该天体的“中央引擎”，该引擎显示它可能是一个黑洞或中子星。Margutti说:“爆炸喷出物的深处有一个‘灯泡’。”“在正常的恒星爆炸中很难看到这一点。但是这头牛几乎没有喷出物，这让我们能够直接看到中央引擎的辐射。
Margutti的团队也得益于这颗恒星与地球的相对距离。尽管它坐落在遥远的矮星系CGCG 137-068中，天文学家认为它就在“转角处”。“顺便说一下，2亿光年对我们来说很近，”Margutti说。“这是我们所发现的最接近的瞬时物体。”Margutti在西北大学的团队包括研究生Aprajita Hajela，博士后Giacomo Terreran, Deanne Coppejans和Kate Alexander(她是哈勃的研究员)，以及一年级本科生Daniel Brethauer。
Brethauer说:“作为一名本科生，能有机会为世界上最先进、最国际化的事物做出贡献，就像在2018cow获得的理解一样，这是一种超现实的体验。”“今年初夏，我帮助世界各地的专家们弄清楚了奶牛到底是什么，哪怕是最微小的变化，也超出了我最疯狂的预期，这是我余生都不会忘记的事情。”