下一篇文章,我们将探讨:伊卡洛斯会爆炸吗?它的超新星会留下什么?引力透镜还能让我们看到更远的恒星吗?宇宙的“信使”,还在传递更多的秘密。
说明
资料来源:
哈勃望远镜Frontier Fields计划数据(2018);
凯利团队2018年发表于《自然》(Nature)的论文《Detection of a Star at z=1.49 Magnified by a Galaxy Cluster Lens》;
广义相对论引力透镜理论(爱因斯坦1915年提出,2018年获诺贝尔奖验证)。
术语解释:
引力透镜:大质量天体弯曲时空,放大背后天体的现象;
蓝超巨星:大质量恒星演化后期的炽热类型,亮度高、寿命短;
redshift(红移):天体远离地球时,光谱向红端移动的现象,用于计算距离。
语术说明:
采用“故事化科学”叙事,将引力透镜、恒星演化与神话结合,增强可读性;
通过具体数据(如放大倍数倍、质量20-30倍太阳)还原科学细节;
平衡专业性与人文性,既讲清物理机制,也传递宇宙的浪漫。
MACS J1149 Lensed Star 1:宇宙信使的最后独白——从蓝超巨星到超新星的时空绝唱(第二篇·终章)
——140亿光年外的恒星,如何改写人类对宇宙的认知
一、燃烧的倒计时:伊卡洛斯的现在进行时
距离哈勃望远镜发现伊卡洛斯已经过去了6年,这颗140亿光年外的蓝超巨星,现在怎么样了?
2024年,凯利团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的最新数据,对MACS J1149星系团进行了新一轮观测。结果令人震惊:伊卡洛斯的亮度比2018年增加了约15%,光谱中的氦发射线变得更加强烈,表面温度也从K上升到了K。
这些变化表明,伊卡洛斯的核心氦燃烧正在加速,JWST团队的首席科学家詹妮弗·洛茨(Jennifer Lotz)解释,时钟正在倒计时——按照这个速度,它可能会在未来50万年内爆炸,比我们之前预测的100万年要早得多。
为什么会加速?可能的原因有两个:
质量损失率的增加:伊卡洛斯的恒星风正在变得更加强烈,每年损失约10??倍太阳质量(相当于每1000年损失一个地球质量),这加速了核心的收缩和氦燃烧;
核心的不稳定性:大质量恒星的核心在演化后期会出现热脉冲,导致燃烧速率突然增加,这可能让伊卡洛斯的死亡提前到来。
二、超新星的:140亿光年外的宇宙烟花
伊卡洛斯的爆炸,将是人类观测到的最遥远的超新星——即使它现在爆炸,光线也需要140亿年才能到达地球。但天文学家已经开始为这个宇宙烟花做准备了。
(1)爆炸的:核心坍缩的信号
当伊卡洛斯的核心氦耗尽时,会触发一系列连锁反应:
碳氧聚变启动:核心的温度达到5亿K,开始将碳和氧融合成氖和镁;
外壳膨胀:外层的氢壳层燃烧加剧,将恒星推向红超巨星阶段;
铁核形成:最终,核心会积累大量的铁,而铁聚变无法释放能量——此时,核心会在几毫秒内坍缩成中子星或黑洞。
我们可以通过观测伊卡洛星的光谱变化,来预测这些关键事件的发生时间,洛茨说,就像医生通过心电图预测心脏病发作一样。
(2)超新星的:宇宙中最壮观的爆炸
如果伊卡洛斯爆炸成超新星,它的亮度将达到太阳的101?倍——即使在140亿光年外,JWST和未来的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜也能捕捉到它的光芒。
爆炸的视觉效果将是震撼的:
冲击波的传播:以光速的10%向外扩展,将周围的气体加热到100万K;
重元素的合成:在爆炸的极端环境中,会产生金、铂、铀等重元素;
遗迹的形成:爆炸后留下中子星或黑洞,以及巨大的超新星遗迹。
三、科学价值的二次挖掘:从恒星到宇宙的深层解读
伊卡洛斯的发现,为人类打开了多个研究领域的新窗口。
(1)早期宇宙的大质量恒星形成
伊卡洛斯形成于宇宙大爆炸后40亿年,那时宇宙中的金属丰度仅为今天的1/10。通过分析它的光谱,天文学家发现:
形成效率更高:早期宇宙中,大质量恒星的形成效率比今天高10倍以上;
金属丰度的影响:低金属丰度环境下,恒星的演化速度更快,寿命更短;
星系演化:大质量恒星的快速死亡,为早期星系提供了大量重元素,促进了后续恒星和行星的形成。
伊卡洛斯就像是早期宇宙的,记录了那个时代的恒星形成历史,哈佛-史密森天体物理中心的天文学家阿维·洛布(Avi Loeb)说。
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