为恒星爆发增添能量的新生黑洞
Francis Reddy
译自NASA，2010年1月27日
天文学家通过研究两颗爆发的恒星（或说超新星），发现了从新生黑洞接收额外推力的冲击波的迹象。人们发现这两颗超新星会发射出粒子喷流，其运动的速度比光速的一半还要快。
在2007年9月6日至7日间利用EVN对SN 2007gr进行的初次e-VLBI探测（彩图）。EVN与绿堤望远镜在2007年11月5日至6日获取的VLBI图象叠加于其上（等高线图）。图片提供：Z. Paragi, Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE)
先前，已知唯一能产生如此高速喷流的灾变性事件是伽玛射线暴，也是宇宙中最为明亮的爆发。超新星以及最常见的一类伽玛暴是大质量恒星耗尽核燃料并发生坍缩时产生的。恒星的核心会产生中子星或者黑洞，这触发了猛烈的爆发，破坏了恒星剩余的部分。
阿拉巴马州亨茨维尔市（Huntsville）NASA马歇尔空间中心的天体物理学家克里莎·科弗里奥托（Chryssa Kouveliotou）解释说：“典型超新星的爆发动力学将物质膨胀的速度限制在了光速的30%左右。然而在这两个新天体中，我们追踪到了比这一速度还要快上大约20%的气体。”科弗里奥托是其中一项新研究的合作者。
新的结果发表在本周出版的《自然》杂志上，它使用了来自数架空间以及地面望远镜的观测，其中包括NASA的雨燕（Swift）卫星。
天文学家使用众多望远镜在射电波段研究了两颗超新星，发现了超快的残片。所使用的望远镜包括美国国家科学基金会设在新墨西哥州索科洛（Socorro）的甚大天线阵，还有西弗吉尼亚州的罗伯特·C·伯德（Robert C. Byrd）绿堤望远镜。一个小组使用了欧洲甚长基线干涉网的实时操纵模式来快速分析数据。该网络是射电望远镜之间的国际合作。
2009年3月，NASA的雨燕卫星观测了旋涡星系NGC 3278中的超新星SN 2009bb。这次爆发在光学波段可见，但是在紫外和X射线波段不可见，而且卫星没有记录下伽玛暴。然而，伴随爆发的粒子喷流速度达到了光速的85%。大图请点击 无标注大图请点击 紫外图像请点击 X射线图像请点击 图片提供：NASA, Swift, Stefan Immler
来自马萨诸塞州剑桥市（Cambridge）哈佛-史密松天体物理中心的艾丽西娅·索德伯格（Alicia Soderberg）说：“从每个方面上来看，这两个超新星看起来都与伽玛暴类似——只是它们没有产生伽玛射线辐射。”
索德伯格领导了研究SN 2009bb的小组。这是一颗在2009年3月发现的超新星。它是在旋涡星系NGC 3278中爆发的，距离地球1300万光年。
另一颗超新星是SN 2007gr，最初在2007年8月在旋涡星系NGC 1058中发现，距离地球大约350万光年。研究小组由设在荷兰的欧洲甚长基线干涉仪联合研究所的索尔特·帕拉吉（Zsolt Paragi）领导，成员包括科弗里奥托以及亨茨维尔的NASA博士后亚历山大·范·德·霍斯特（Alexander van der Horst）。
研究人员使用马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）NASA戈达德航天中心的伽玛暴坐标协调网寻找了与超新星成协的伽玛射线信号。该网络分配并储存了来自NASA的雨燕卫星、费米伽玛射线空间望远镜以及许多其他的计划对伽玛暴的观测。然而，没有与超新星重合的爆发。
参与了SN2007gr初次e-VLBI观测的射电望远镜。图片提供：P. Boven, Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE); NASA Visible Earth
与典型的核心坍缩型超新星不同，产生伽玛暴的恒星拥有天文学家称为“中心能源（central engine）”的结构——可能是新生的黑洞——将粒子喷流驱动到超过光速99%的速度上。
作为比较，在SN 2009bb中探测到的最快的外流物速度达到了光速的85%，而SN 2007gr达到了光速的60%以上。
索德伯格说：“这些观测第一次表明，超新星也是由中心能源驱动的。现在，新的射电技术给我们提供了一条路，不依赖伽玛射线卫星就可以去寻找类似于伽玛暴的爆发。”
也许少至万分之一的超新星会产生伽玛射线辐射，我们可以探测到对应的伽玛暴。有些时候，恒星的喷流也许没有对准合适的方向，不能产生可探测的爆发。在其他情况下，喷流的能量可能不够大，不能让它们盖过下方的恒星辐射。
科弗里奥托说：“现在，我们找到了曾经未被重视的超新星族群的证据——它们的中等相对论性喷流较暗，只能在邻近区域被探测到。它们可能占据了超新星的大多数。”
更多关于此发现的信息、图象和动画请访问：http://www.nasa.gov/swift。
