天文学家可能已经解决2018年的蓝色宇宙AT2018cow“牛”之谜
天文学家可能已经解决2018年的蓝色宇宙AT2018cow“牛”之谜
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：2018年，全世界的天文学家都在盯着他们望远镜上的一个奇怪的信号--在虚无的太空中出现的耀眼蓝色闪光。它看起来像一个恒星爆炸，但它的亮度却莫名其妙地高出几个数量级。它不符合任何已知的超新星类别。很快，这个闪光点将在宇宙之谜的墙上赢得它的位置。
它将被称为AT2018cow，或简单地说--the cow（牛）。
时间快进到现在。MIT的一个研究小组最终拼凑出“牛”的谜题，它远远超出了恒星爆炸或超新星。他们指出，在约2亿光年之外，一颗恒星的坍缩产生了一个巨大的紧凑物体，或换句话说，一个相对较小的天体具有巨大的质量。
那么它会是什么呢？一个黑洞会立即醒来，吸食任何和所有不幸走得太近的物质，又或者是一个中子星，它拥有非常高的密集度，其一汤匙就相当于珠穆朗玛峰的重量。
“通常，我不敢说‘第一次’，”Dheeraj"DJ"Pasham说道，“但我真的认为这是第一次有直接的确认，可以说，一颗恒星死亡，然后你可以立即看到婴儿紧凑天体。”Pasham是MIT Kavli天体物理学和空间研究所的研究科学家，也是周一发表在《Nature Astronmoy》上关于这一发现的论文的第一作者。
推断the cow的情况
让我们先把事情弄清楚。为什么它被称为the cow？--这只是一个偶然性，源于一个标准的天文命名系统。The cow被称为“天文瞬态(astronomical transient)”，因为它具有强烈而短暂的性质。第一个天文瞬态被称为aaa，而这个字母系统在这个奇怪的闪光进入我们的星系怪圈的那一刻不知不觉地落在了cow身上。
除了偶然发现的快乐之外，找到the cow的来源的关键在于闪光本身。“它有X射线，这对超新星来说是极其不寻常的，”Pasham说道。在仔细研究NASA中子星内部组成探测器收集的成堆数据后，Pasham和其他研究人员看到，那些X射线的行为方式具有紧凑天体的特征。
推理的方法是这样的：
研究小组发现每个X射线爆发发生的频率为225赫兹，或在60天内每4.4毫秒一次。Pasham指出“这真的很快。在此基础上，你可以把这个时间尺度乘以光速，得到这个区域内所包含的绝对最大尺寸--（最终）你得到一个引发这些脉冲的天体的最大尺寸。”
他发现，这一尺寸必须小于约1000公里宽。但值得注意的是，一颗超新星引起了创造这些X射线脉冲的任何东西，这意味着死亡恒星的物质被限制在这个微小的空间里。
那么什么东西在一个小空间里有大量的物质？--一个黑洞或中子星。
一个疯狂的主张变成了科学真理
自从第一次看到the cow以来，天文学家们提出了各种方案来解释它的存在。其中一个比较“合理”的结论是，一个中等大小的黑洞吞噬了一颗恒星。“这有点令人惊喜，”Pasham在谈到发现不太可能，但更有趣的选项时称，这就是答案。
在重新审视数据并覆盖了所能覆盖的每一条轨道之后，Pasham开始觉得是时候让世界了解the cow的独特来源了。
他表示，下一步是确定这个新生天体是一个黑洞还是一个中子星。要做到这一点，他需要确定中子星的确切周期。周期是指该天体进行一次旋转周期所需的时间。
而关于复杂的计算，Pasham目前的项目也相当令人印象深刻。他称，该团队研究的X射线光子，总共有约10万个。虽然这可能看起来是一个很大的工作数字，但事实并非如此。“为了给你一个概念，你在房间里打开的灯泡每秒会发出大约10^21个光子--在这里，我们有一个光源，（每秒）发出两个光子。”
另外，他还补充道：“看到我们可以通过每秒两到三次的计数来了解宇宙，这真的很有趣。”
相关报道：科学家可能已经找到了能解释神秘宇宙爆炸AT2018cow的答案
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：早在2018年，一个巨大的宇宙爆炸作为一个明亮的蓝色闪光来到地球。这个闪光很快被称为AT2018cow或“牛(the Cow)”。当时，许多人认为它可能是一颗超新星。然而这个爆发比大多数超新星要快得多。因此，科学家们开始更多地研究这一事件。现在，他们已经发现，这次爆炸很可能是一个黑洞或中子星的诞生。
一项关于该事件的新研究周一发表在《Nature Astronomy》上。在其中，科学家们提出，两年前目睹的宇宙爆炸很可能是一个黑洞的诞生。
之前人们认为，宇宙爆炸可能是一颗恒星的死亡，即超新星。这些是人类迄今为止在太空中看到的最强大的爆炸。虽然这个理论在当时看起来没什么问题，但科学家们看到的能量闪光比超新星通常要快得多。此外，宇宙爆炸中的能量比我们在超新星中看到的还要多。
“能量的数量比典型的核心塌缩超新星要多几个数量级。问题是，什么可以产生这种额外的能量来源，”MIT研究科学家Dheeraj Pasham在一份新闻稿中写道。据悉，Pasham也是这项深入研究宇宙爆炸的新研究的第一作者。
根据研究人员研究的数据，他们认为宇宙爆炸确实是一颗恒星的死亡。然而，他们也相信，随着这种死亡，一个像黑洞或中子星这样的紧凑天体会诞生。然后这个新生的天体会继续吞噬它周围的能量。从本质上讲，它从内部吃掉了这颗恒星。这个过程之后则释放了人们在2018年在地球上目睹的巨大能量爆发。
“牛”并不是2018年的唯一发现。事实上，科学家们在这一年发现了几个银河系外的爆炸。他们把这些爆炸称为快速蓝色光学瞬变体，简称FBOTs。从本质上讲，它们是我们在太空中目睹的最明亮的爆炸。并且许多科学家认为它们是一种新的天体物理现象。
不过这项新研究发现，AT2018cow是一个极端的FBOT。它有很高的亮度和快速的演变。由于该天体位于距离地球2亿光年的地方，科学家们只掌握了我们所目睹的宇宙爆炸所能收集的数据。因此，该天体的完整身份仍旧是个谜。
相关报道：研究：AT2018cow可能是一颗垂死恒星诞生的黑洞或中子星
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：2018年6月，世界各地的望远镜从2亿光年外的一个星系的旋臂上捕捉到了一个明亮的蓝色闪光。尽管这个强大的爆发比科学家们所看到的任何恒星爆炸都要快得多、亮得多，但它起初似乎是一颗超新星。
这个信号在程序上被标记为AT2018cow，此后被简单地称为“牛(the Cow)”，天文学家将其归类为快速蓝色光学瞬变(FBOT)--一个明亮、短暂的事件，其来源不明。
现在，一个由MIT领导的团队已经为该信号的来源找到了强有力的证据。除了明亮的光学闪光之外，科学家们还探测到一个类似于频闪的高能X射线脉冲。他们追踪了数以亿计的此类X射线脉冲并发现这些脉冲像时钟一样--每4.4毫秒发生一次，时间跨度为60天。
根据这些脉冲的频率，研究小组计算出这些X射线一定来自一个宽度不超过1000公里的天体，其质量小于800个太阳。按照天体物理学的标准，这样一个物体将被认为是紧凑的--很像一个小黑洞或中子星。
他们的研究结果于2021年12月13日发表在《Nature Astronomy》上，其强烈表明AT2018cow很可能是一颗垂死的恒星的产物，它在坍缩的过程中诞生了一个黑洞或中子星形式的紧凑天体。这个新生的天体继续吞噬周围的物质并从内部吞噬恒星--这个过程释放出巨大的能量爆发。
“我们很可能发现了超新星中一个紧凑天体的诞生。这发生在正常的超新星中，但我们以前没有看到过，因为这是一个非常混乱的过程。我们认为这个新证据为寻找小黑洞或小中子星提供了可能性，”论文的第一作者Dheeraj"DJ"Pasham说道。据悉，他是MIT Kavli天体物理学和空间研究所的研究科学家。
“牛”的核心
AT2018cow是2018年发现的众多“天文瞬变体”中的一个。而“牛”这个名字是天文命名过程中的一个随机巧合。这个信号是已知的几十个FBOT中的一个，并且它是仅有的几个被实时观测到的此类信号之一。它强大的闪光--为典型的超新星亮度的亮100倍--被夏威夷的一项调查发现，该调查立即向全世界的天文台发出警报。
Pasham表示：“这很令人兴奋，因为大量的数据开始堆积起来。能量的数量比典型的核心塌陷超新星要多几个数量级。而问题是，什么可以产生这种额外的能量来源？”
对此，天文学家们提出了各种方案来解释这个超亮的信号。如它可能是一个超新星中诞生的黑洞的产物，或它可能是一个中等重量的黑洞从一颗经过的恒星上剥离物质而产生的。然而由光学望远镜收集的数据还没有以任何明确的方式解决信号的来源。Pasham想知道是否可以在X射线数据中找到答案。
“这个信号很近，并且在X射线中也很亮，这就是引起我注意的原因，”Pasham说道，“对我来说，首先想到的是，一些真正有能量的现象正在发生以产生X射线。因此，我想测试一下这个想法，即在牛的核心有一个黑洞或紧凑的天体。”
寻找脉冲
研究小组查看了NASA的中子星内部成分探测器(NICER)收集的X射线数据，这是国际空间站上的一个X射线监测望远镜。NICER在光学望远镜首次探测到“牛”之后约5天开始观测并在接下来的60天里监测该信号。这些数据被记录在一个公开的档案中，Pasham和他的同事下载并分析了这些数据。
该小组通过数据来识别AT2018cow附近发出的X射线信号并确认这些发射不是来自其他来源，比如仪器噪音或宇宙背景现象。他们发现“牛”似乎正在以225赫兹的频率发出脉冲或每4.4毫秒一次。
Pashma抓住了这个脉冲，认识到它的频率可以用来直接计算出任何脉冲的大小。在这种情况下，脉冲物体的大小不可能大于光速在4.4毫秒内能覆盖的距离。根据这一推理，他计算出该天体的大小必须不超过1.3×108厘米，或约1000公里宽。
“唯一可能这么小的是一个紧凑的天体--要么是中子星，要么是黑洞，”Pasham说道。
研究小组通过进一步计算得出，AT2018cow发射的能量一定不超过800太阳质量。“这就排除了信号来自一个中间黑洞的想法，”Pasham表示。
除了确定这个特定信号的来源之外，Pasham称这项研究表明还对FBOT和其他超亮现象的X射线分析可以成为研究婴儿黑洞的一个新工具。
“每当有一个新的现象出现时，人们都会感到兴奋，因为它可以说明宇宙的一些新情况。对于FBOT，我们已经表明我们可以详细地研究它们的脉动，这在光学中是不可能的。因此这是了解这些新生紧凑物体的一种新方法，”Pasham说道。
