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超新星催生雙胞胎中子星,再碰撞引發前所未見「超千新星」事件

科技新報

更新於 2025年12月18日15:59 • 發布於 2025年12月18日15:59

恆星死亡面貌多元,有紅巨星到行星狀星雲,也有更壯觀的超新星或千新星。但最近科學家發現一種奇怪爆炸類型,可能是人類第一次觀察到「超千新星」事件。

多數大質量恆星以超新星結束自己生命,2 顆中子星碰撞合併則可能引發千新星爆炸,前者有助將碳、鐵等重元素傳播到整個宇宙,後者則是宇宙「重金屬煉金術」過程,產出金、鉑(白金)、銀、鈾等重元素。

迄今為止,只有一場千新星被明確證實,即 2017 年人類首次發現雙中子星合併引發之 GW170817 重力波事件。

根據標準模型,雙中子星合併幾乎會「立即」坍塌成一個黑洞並釋放巨大能量,然而最近天文學家報告另一起千新星事件 AT2025ulz,又似乎有點不同以往。

2025 年 8 月 18 日,LIGO、Virgo 皆探測到重力波訊號,幾分鐘之內天文學界收到一份通告,表明重力波由 2 個物體合併而成,且至少一個異常小。

帕洛馬天文台史維基瞬變探測器(ZTF)緊接著在距地球約 13 億光年處發現一個快速褪色天體,顯示出與 GW170817 事件類似的紅色波長,命名為 AT2025ulz。

前 3 天 AT2025ulz 看起來確實像千新星,紅色波長的光來自金等重元素;但幾天後,AT2025ulz 開始增亮且變成藍色波長光,光譜顯示氫的存在,對某些天文學家來說,這些跡象代表 AT2025ulz 只是一場超新星爆炸,於是他們失去調查興趣。

然而但加州理工學院天文學家 Mansi Kasliwal 團隊發現,此次合併亮度與持續時間遠超一般千新星,拋射的物質數量驚人,能量特徵更顯示 AT2025ulz 非單次坍塌,AT2025ulz 相關數據與千新星 GW170817 不相似,但也與經典超新星不相符,加上重力波數據表明這 2 顆碰撞中子星至少有 1 顆質量小於太陽,理論上不合理(正常中子星質量為太陽 1.2~3 倍),Mansi Kasliwal 因此懷疑這場爆炸有其他機制參與。

▲ 新理論假設 AT2025ulz 事件過程:一顆大質量恆星經歷超新星爆炸 → 誕生 2 顆中子星→ 碰撞引發千新星爆炸。

第一種解釋:一顆快速旋轉的大質量恆星變成超新星,然後在分裂過程形成 2 顆微小的亞太陽型中子星。

第二種解釋:快速旋轉的恆星變成超新星,坍縮周圍積聚物質盤,並以類似行星形成的方式合併出一顆小型中子星。

由於 LIGO、Virgo 探測到至少 1 顆亞太陽型中子星,換句話說,假如有一對雙胞胎中子星在超新星爆炸過程形成,他們可能相互碰撞再以千新星形式噴發,從而發出漣漪般的重力波。

這項「超千新星(superkilonova)」理論令人著迷且值得思考,但研究團隊強調還沒有充足證據堅定主張,檢驗超千新星唯一方法是找到更多類似事件。

新論文發表在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。

(首圖來源:加州理工學院

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