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第190章 飞马座DI(1 / 1)

飞马座di(新星)

第一篇:2000光年的“宇宙爆竹”——飞马座di的反复爆发与白矮星的“危险游戏”

2028年秋夜,紫金山天文台盱眙观测站的穹顶在群山中缓缓开启,38岁的天文学家林夏裹着厚重的羽绒服,盯着控制室屏幕上跳动的曲线。山风卷着桂香钻进房间,远处天目湖的波光像撒了一地碎银,而她的目光死死锁在飞马座方向——那里有一颗代号“di”的星星,正用它百年一次的“爆炸”,挑战人类对恒星末日的理解。

“林姐,你看这个!”实习生小周举着平板冲进来,屏幕上是一组泛黄的观测日志照片,“1901年10月2日,《天文学报》记录飞马座突然出现一颗‘新星’,亮度比平时高了1万倍!但第二年它就暗下去了,当时以为是普通新星,谁也没想到……”

林夏的指尖轻轻拂过日志上模糊的字迹:“……其光变曲线呈典型爆发形态,然位置与已知变星不符……”她的心脏猛地一跳。这份120年前的记录,正是飞马座di的“初次登场”——一颗会反复爆发的“宇宙爆竹”,而它的“火药桶”,是一颗正在偷偷“增肥”的白矮星。

一、“新星”还是“老相识”?120年前的误会与百年追踪

飞马座di的故事,要从19世纪末的一场“星际误会”说起。

“当时整个欧洲的天文台都炸了锅,”林夏的导师、65岁的陈教授捧着一本1950年代的《变星研究》回忆道,“大家以为发现了新的‘经典新星’(一次性爆发的恒星),给它起了名字叫‘飞马座di新星’。可谁也没想到,1925年它又爆发了一次,1952年、1970年、1992年……每隔20到40年,它就要‘炸’一回!”

经典新星一生只爆发一次,爆发后逐渐暗淡;而飞马座di的反复爆发,暴露了它的真实身份——再发新星。这种星星像宇宙里的“爆竹收藏家”,能把爆发的“火药”(能量)攒起来,隔段时间再放一次。但要攒多久?怎么攒?这个问题困扰了天文学家一个多世纪。

二、“爆炸”的真相:白矮星与伴星的“危险双人舞”

2020年,林夏团队用郭守敬望远镜(ost)对飞马座di进行了光谱分析,终于揭开了“反复爆炸”的秘密——它的核心是一颗白矮星,正和一颗红矮星伴星跳着“危险的双人舞”。

“偷”物质的白矮星

白矮星是恒星的“残骸”:像太阳这样的中等质量恒星死后,外层气体散逸,核心压缩成密度极高的球体(一勺白矮星物质重达几吨)。飞马座di的白矮星质量约为太阳的12倍,已经非常接近“死亡红线”——钱德拉塞卡极限(约144倍太阳质量,超过就会爆炸成超新星)。但它没立刻爆炸,因为它有个“贪吃”的伴星:一颗质量只有太阳03倍的红矮星,正绕着它旋转,距离近到白矮星能从伴星身上“偷”物质。

“想象一下,红矮星像个慷慨的‘捐赠者’,”小周在组会上画示意图,“它的外层大气被白矮星的引力‘扯’过去,形成一个旋转的‘吸积盘’——就像宇宙里的‘物质传送带’,把氢、氦等气体源源不断送到白矮星表面。”

吸积盘的“高压锅效应”

这些物质在吸积盘里越积越多,温度和压力不断升高,最终像高压锅一样“爆炸”:氢原子核在高温下聚变成氦,释放出巨大能量,把白矮星的外层“炸”飞——这就是我们看到的“新星爆发”。爆发后,白矮星表面清空了“多余物质”,吸积盘重新开始“囤货”,等待下一次爆发。

“飞马座di的爆发周期约30年,”林夏指着光变曲线解释,“每次爆发抛射的物质约相当于月球质量的1/10,之后用30年时间重新‘偷’够下次爆炸的量——就像定时炸弹,拆了引信又重新组装。”

三、“爆炸现场”的直播:从肉眼可见到数据狂欢

对天文学家来说,飞马座di的每次爆发都是“宇宙直播”。2019年10月,它迎来第6次有记录的爆发(1925年、1952年、1970年、1992年、2010年之后的又一次),林夏团队全程追踪,见证了这场“星际烟花秀”。

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爆发前夜的“预警”

2019年9月,林夏在分析巡天数据时,发现飞马座di的亮度突然上升了05等——这是物质开始“涌入”吸积盘的信号。“就像看到高压锅冒热气,知道马上要喷气了,”她在日志里写,“我们立刻申请了全球多台望远镜的观测时间,包括哈勃太空望远镜。”

爆发的“三阶段”

10月12日,爆发正式开始:

第一阶段(爆发初期):亮度在24小时内飙升10倍,光谱中出现了强烈的氢发射线(白矮星表面的氢在聚变);

第二阶段(峰值期):10月18日达到最亮(72等,比北极星还亮),吸积盘的物质被完全“点燃”,像宇宙里的巨型火炬;

第三阶段(衰减期):之后几个月,亮度逐渐下降,光谱中的氢线减弱,取而代之的是氦线和碳线——这是白矮星核心“烧”得更深的证据。

“我们用韦伯望远镜拍到了吸积盘的高清图像,”小周翻出照片,“爆发时,吸积盘像一个发光的‘甜甜圈’,中心白矮星被遮挡,周围的气体环向外膨胀,速度高达每秒5000公里!”

公众的“追星热”

这次爆发意外引发了公众关注。林夏开了个科普账号“飞马座di观察员”,用动画讲解爆发过程:白矮星像“宇宙小偷”,红矮星是“冤大头”,吸积盘是“赃物传送带”,爆发就是“销赃时的爆炸”。视频播放量破亿,甚至有天文爱好者用小型望远镜拍到了它(虽然只是个模糊的光点)。“有个小朋友问我:‘白矮星会不会被红矮星告上宇宙法庭?’我告诉他:‘宇宙没有法庭,但有引力法则——这场“偷窃”游戏,终有一天会以超新星爆炸收场。’”

四、“死亡倒计时”:逼近极限的白矮星与ia型超新星的“钥匙”

飞马座di最让天文学家着迷的,是它可能为“ia型超新星”研究提供关键线索。

什么是ia型超新星?

ia型超新星是宇宙中的“标准烛光”,亮度恒定,常被用来测量宇宙距离。传统理论认为,它源于白矮星吸积伴星物质达到钱德拉塞卡极限后爆炸。但飞马座di的白矮星每次爆发都“留有余地”——只抛射表面物质,核心质量并未超过极限,所以它总能“死而复生”。

“如果有一天,它吸积的物质超过了极限,或者两颗白矮星直接碰撞,”陈教授严肃地说,“就会引发ia型超新星爆发——亮度是普通新星的1000万倍,足以照亮整个星系!”

“临界状态”的研究价值

飞马座di的白矮星目前质量12倍太阳,距离极限还有024倍。通过观测它的爆发频率和抛射物质总量,团队计算出它每年从伴星“偷”倍太阳质量的物质(相当于每年“长胖”几公斤)。“照这个速度,它可能在1000万年后达到极限,”林夏计算着,“但也可能更快——如果伴星突然‘膨胀’(红矮星演化到晚期),物质输送速度会加快,爆发周期缩短。”

更关键的是,飞马座di的反复爆发,让科学家能实时研究“接近极限的白矮星”如何积累物质、如何调整爆发能量。“以前研究ia型超新星,只能看‘爆炸后的灰烬’,”林夏说,“现在我们有了‘爆炸前的录像’——飞马座di就是活的实验室。”

五、“守夜人”的日常:与2000光年的“爆竹”相伴

研究飞马座di的十年,林夏成了它的“守夜人”。她的办公室墙上挂着一幅手绘星图,飞马座的位置用红笔圈出,旁边写着历次爆发日期:1901、1925、1952、1970、1992、2010、2019……“每多一个日期,就离它的‘终极爆炸’更近一步,”她常对小周说,“但我们希望这一天晚点到来——毕竟,能亲眼见证‘宇宙标准烛光’的成长,是天文学家的幸运。”

观测的日子充满惊喜。2021年,团队用射电望远镜发现飞马座di的伴星有“磁活动”——红矮星的磁场偶尔会“打嗝”,喷出的等离子体流干扰了物质传输,导致吸积盘出现“涟漪”。“就像给传送带泼了盆水,物质流动变慢了,”小周比喻,“这可能解释了为什么2010年到2019年的爆发间隔比之前短了2年。”

2025年,林夏团队启动了“飞马座di长期监测计划”,用ai算法分析它的亮度变化,预测下次爆发时间(预计2035年左右)。“我们已经准备好了,”林夏指着控制室的服务器,“下次爆发时,全球20多个天文台会同步观测,从x射线到射电波段全覆盖——我们要给这颗‘宇宙爆竹’拍一部‘全生命周期纪录片’。”

此刻,盱眙山的星空格外清澈。林夏知道,2000光年外的飞马座di仍在旋转:白矮星像贪婪的“小偷”,红矮星像无奈的“捐赠者”,吸积盘像永不停歇的“传送带”,一次次将物质送上“爆炸舞台”。它的每次爆发,都在为人类揭示恒星死亡的另一种可能——不是悄无声息的冷却,也不是孤注一掷的坍缩,而是反复试探极限的“危险游戏”。

“以前我们觉得恒星死亡是‘终点’,”林夏望着飞马座的方向轻声说,“现在才明白,对某些星星来说,死亡是‘循环’——而飞马座di,就是这个循环的‘活标本’。我们追踪它,不仅是为了看它何时爆炸,更是为了看懂宇宙如何用‘反复’书写‘永恒’。”

山风掠过观测站的穹顶,吹动着桌上的爆发日志。最新一页写着:“飞马座di,2000光年的‘宇宙爆竹’,白矮星的‘危险游戏’。它用百年一次的爆发证明:宇宙的结局从不唯一,有些星星选择‘反复试探’,只为在极限处绽放最亮的光。”

第二篇:2035年的“宇宙烟花”——飞马座di的终极预演与人类的好奇心

2035年深秋,紫金山天文台盱眙观测站的穹顶在晨雾中缓缓开启。42岁的林夏裹着银灰色科研制服,指尖在全息控制屏上划过——屏幕上跳动着飞马座di的实时光变曲线,那条熟悉的“锯齿状爬坡”预示着:距离它上一次爆发(2019年)16年后,这颗“宇宙爆竹”又要“炸”了。

“林姐,羲和四号的热斑数据出来了!”实习生小周(如今已是项目骨干,32岁)举着平板冲进来,屏幕上红外图像里,白矮星周围的吸积盘像团燃烧的,“中心温度突破50万c了,比2019年爆发前高了20!”

林夏的呼吸微微一滞。16年观测周期被压缩到16年整,这本是预料之中的“准时”,但吸积盘温度的异常飙升,像给这场“宇宙烟花秀”加了份未知的“调料”。她和团队准备了6年——升级望远镜、开发ai预警算法、协调全球12个天文台联动——只为捕捉这颗2000光年外的“反复爆炸星”最清晰的“临终预演”(如果这次爆发是它接近钱德拉塞卡极限的最后一次)。

一、“倒计时”的筹备:给“宇宙爆竹”装个“监控摄像头”

飞马座di的2035年爆发,从2034年初就被团队列入“年度头等大事”。与2019年相比,这次观测准备堪称“鸟枪换炮”。

“羲和四号”的“火眼金睛”

团队启用了刚部署的“羲和四号”太阳望远镜改装的深空观测模块——这台口径2米的“大家伙”能同时捕捉可见光、紫外光和红外光,分辨率比韦伯望远镜还高3倍。“以前看吸积盘像看毛玻璃,”小周调试设备时说,“现在能看清盘里的‘物质漩涡’,就像看显微镜下细胞分裂。”

ai预警系统的“神经网”

2028年,林夏团队开发的“新星爆发预警ai”已迭代到第5代。它通过分析飞马座di过去120年的亮度数据,能提前3个月预测爆发概率(这次准确率高达98)。“ai像给星星装了‘心电图监测仪’,”林夏在团队会议上比喻,“当它发现‘心跳’加速(亮度异常波动),就会自动触发全球望远镜的‘抢位模式’。”

国际联动的“天罗地网”

为确保万无一失,团队联合了智利阿塔卡马的大型毫米波阵列(ala)、美国詹姆斯·韦伯太空望远镜(jwst)、欧洲南方天文台的甚大望远镜(vlt),甚至动用了中国的“慧眼”x射线卫星。“就像给飞马座di织了张‘观测网’,”小周指着全球望远镜分布图,“从地面到太空,从射电到伽马射线,不放过任何一个‘爆炸细节’。”

最紧张的筹备在2035年9月。ai系统突然报警:飞马座di的亮度在48小时内上升了08等,远超正常波动范围。“所有设备开机预热!”林夏下达指令时,手心里全是汗——上次出现这种“预警级”波动,是爆发前1个月。

二、“烟花秀”的意外:比预想更狂暴的“物质喷泉”

2035年10月18日,爆发如期而至。但过程比团队模拟的任何一种情况都更戏剧性。

“慢镜头”的爆发

凌晨3点,林夏在控制室盯着羲和四号的实时画面:吸积盘中心的白矮星突然“亮了一下”,像火柴头擦过磷纸,却没有立刻爆发。“不对劲,”她皱眉,“2019年是‘轰’地一下全亮,这次怎么像‘温水煮青蛙’?”

接下来的6小时里,亮度以每分钟001等的速度稳步上升——这种“慢热型爆发”在再发新星中从未见过。小周调出光谱数据,发现氢发射线的宽度比2019年窄了一半:“物质抛射速度只有每秒3000公里,比上次慢了40!就像高压锅的气阀被堵住,压力慢慢泄出来。”

“物质喷泉”的分层

上午9点,爆发进入“峰值期”。韦伯望远镜传回的高清图像让所有人倒吸一口凉气:吸积盘的物质没有像2019年那样“均匀炸开”,而是分成三层“喷泉”——内层是炽热的氢氦等离子体(温度100万c),中层是含碳氧的尘埃颗粒(像撒了一把黑芝麻),外层是罕见的“铁镍金属流”(反射着金属光泽)。“这哪是爆炸,分明是宇宙版的‘分层蛋糕’!”小周惊呼。

更诡异的是伴星的变化。ala射电望远镜捕捉到红矮星伴星的磁场出现异常波动——原本稳定的磁场线像被“扯乱的毛线团”,每隔15分钟就会“打一个结”。“伴星在‘帮倒忙’,”林夏指着磁场模拟图,“它的磁场干扰了物质传输,让吸积盘里的物质‘时多时少’,所以爆发才这么‘磨蹭’。”

公众的“云围观”

爆发当天,林夏的科普账号“飞马座di观察员”涌入10万条留言。有天文爱好者用手机拍到的模糊光点(实际是爆发余晖),有小学生画的“三层喷泉”蜡笔画,还有位退休工程师留言:“我在1960年用苏联望远镜看过它爆发,现在孙子帮我用手机看直播——这星星陪了我们家三代人。”

三、“爆炸账单”的清算:白矮星“偷”了多少物质?

爆发后的数据分析,像给飞马座di做了次“全身ct”,揭开了它“增肥”的真实速度。

“物质账本”的误差

团队用“引力透镜效应”重新计算了白矮星的质量:125倍太阳质量——比2019年爆发后的测量值(122倍)增加了003倍。倍太阳质量计算,16年应该增加0016倍,”小周核对数据时愣住了,“实际多了近一倍!说明伴星最近‘大方’了。”

原来,红矮星伴星进入了“老年膨胀期”。2030年起,它的外层大气开始向四周扩散,白矮星的引力更容易“薅羊毛”,物质传输速度从每年“长胖”几公斤,变成了每年“长胖”十几公斤。“这就像水龙头没关紧,水越流越多,”林夏比喻,“照这个速度,它可能在500万年后达到钱德拉塞卡极限,而不是之前预测的1000万年。”

“抛射清单”的惊喜

爆发抛射的物质总量约相当于月球质量的1/8(比2019年多1/4),但成分有了新发现:除了氢、氦、碳、氧,还检测到微量的锂元素。“锂元素在恒星内部很难保存,”林夏解释,“这说明抛射的物质来自白矮星表面很浅的‘新层’——就像切面包,这次切到了刚‘长好’的那层。”

最意外的发现是“铁镍金属流”。这些本应存在于白矮星核心的重元素,出现在抛射物外层,说明爆发时核心物质被“翻”了上来。“这证明白矮星内部可能发生了‘对流’,”小周指着模拟动画,“就像烧开水时,底部热水往上涌——核心的‘老物质’混到了表面,一起被炸飞了。”

四、“终极问题”的逼近:它会变成ia型超新星吗?

飞马座di的每次爆发,都让天文学家更接近“ia型超新星”的真相——这种宇宙“标准烛光”,究竟是白矮星吸积物质爆炸,还是两颗白矮星碰撞?

“临界状态”的实验室

“飞马座di是我们唯一的‘活体实验室’,”林夏在《科学》杂志的撰文中写道,“它反复爆发却不爆炸,像在演示‘如何接近极限而不坠落’。”团队通过建模发现,白矮星目前的质量增长模式有两种可能结局:

温和结局:伴星持续“捐赠”,白矮星在500万年后达到144倍太阳质量,引发ia型超新星爆发;

激进结局:红矮星膨胀过快,物质传输速度激增,白矮星在100万年内“吃撑”,提前爆炸。

对宇宙学的冲击

ia型超新星的亮度是测量宇宙膨胀速率的“标尺”。如果飞马座di的爆发模式证明“吸积主导”是主流,那么现有的宇宙膨胀模型可能需要修正;如果是“碰撞主导”,则需重新评估星系中白矮星双星的数量。“这颗2000光年外的‘爆竹’,可能改写人类对宇宙年龄的认知,”林夏说,“就像用一把更准的尺子,重新丈量宇宙。”

五、“守夜人”的传承:从“追踪者”到“见证者”

2035年爆发的观测结束后,团队迎来了一位特殊访客——78岁的陈教授(林夏的导师)。这位研究飞马座di40年的老天文学家,坐着轮椅来到盱眙观测站,只为再看一眼这颗“老朋友”。

“1985年我第一次用照相底片拍它,曝光3小时才留下模糊的斑点,”陈教授抚摸着羲和四号的镜头,声音颤抖,“现在你们用ai预警、全球联动,连物质分层都能看清——天文学的进步,比星星的爆发还快。”

林夏想起16年前(2019年爆发时),陈教授也是这样坐在控制室,手把手教她分析光谱。如今,她成了领路人,小周等年轻一代成了主力。“我们不是‘追踪’飞马座di,是‘见证’它的每一步,”林夏对陈教授说,“就像看着一个孩子从蹒跚学步到奔跑,虽然知道他终会长大离开,但过程本身就是意义。”

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陈教授离开那天,林夏在观测日志上写下:“2035年10月18日,飞马座di第7次爆发。它用‘慢热型’表演告诉我们:宇宙的‘爆炸’从不按剧本出牌,而人类的好奇心,就是解读剧本的‘万能钥匙’。”

此刻,盱眙山的星空格外深邃。林夏知道,2000光年外的飞马座di仍在旋转:白矮星继续“偷”伴星的物质,吸积盘像永不停歇的“传送带”,红矮星无奈地“捐赠”着自己的大气。它的每次爆发,都在为人类揭示恒星死亡的另一种可能——不是孤注一掷的终结,而是反复试探极限的“宇宙游戏”。

“以前我们怕它爆炸,”林夏望着飞马座的方向轻声说,“现在我们期待它爆炸——因为只有爆炸,才能告诉我们宇宙最深的秘密。而在这之前,我们会一直做它的‘守夜人’,直到最后一束光划过天际。”

山风掠过观测站的穹顶,吹动着桌上的“飞马座di爆发日历”。最新一页写着:“2035年,第7次爆发,慢热型表演,质量增长超预期。下一次?或许500万年后,或许更早——但无论如何,我们准备好了。”

说明

资料来源:本文基于虚构的未来天文观测项目数据整合创作,参考“羲和四号”深空观测模块的红外成像(2035年)、“新星爆发预警ai-5”的实时监测数据(2035年)、“慧眼”x射线卫星对铁镍金属流的探测(2035年),以及紫金山天文台“飞马座di长期监测计划”白皮书(2036年)。

结合科普着作《再发新星:恒星的反复游戏》《ia型超新星:宇宙的标尺》中的通俗化案例,以故事化手法重构科学观测与人文传承。

语术解释:

再发新星:能多次爆发的白矮星系统,通过吸积伴星物质积累能量后爆发,区别于一生只爆发一次的经典新星。

钱德拉塞卡极限:白矮星的理论最大质量(约144倍太阳质量),超过此极限时引力将压垮星体,引发ia型超新星爆发。

吸积盘:伴星物质被白矮星引力拉扯形成的旋转盘状结构,物质在其中积累、升温,最终引发爆发。

ia型超新星:白矮星吸积物质达极限或双白矮星碰撞引发的爆炸,亮度恒定,是测量宇宙距离的“标准烛光”。

物质账本:比喻通过观测抛射物质总量反推白矮星质量增长的“计算过程”,像记账一样追踪“增肥”速度。

分层喷泉:飞马座di 2035年爆发时,物质按温度、成分分层抛射的现象,内层等离子体、中层尘埃、外层金属流。

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