天文学家在“错误时间的错误地方”发现超新星

这些哈勃太空望远镜的影像显示了椭圆形的星系，上面有黑暗而稀疏的尘埃带，这是最近一次星系合并的标志。尘埃是较大的椭圆星系消耗的较小星系的唯一遗迹。图像中的“ X”标记与该星系相关的超新星爆炸的位置。每个超新星可能是由一对中央超大质量黑洞以重力方式从其宿主星系中踢出的。SN 2000ds（左）距离其星系NGC 2768至少12,000光年； SN 2005cz（右）距离其星系NGC 4589至少7,000光年。NGC 2768距地球7500万光年，NGC 4589距地球1.08亿光年。超新星是13个超新星普查的一部分，以确定它们为何在舒适的星系范围外爆炸。这项研究基于包括哈勃望远镜在内的几台望远镜拍摄的存档图像。这两个星系均由哈勃望远镜的高级观测相机观测到。NGC 4589的图像拍摄于2006年11月11日，NGC 2768的图像拍摄于2002年5月31日。学分：NASA，ESA和R.Foley（伊利诺伊大学）

对13个超新星的新分析有助于揭示一些年轻的恒星如何比预期的更快爆炸，从而将它们引向远离其宿主星系的寂寞地方。

伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究负责人瑞恩·弗利说，这是双星系统，合并星系和双黑洞的复杂谜团，这种现象始于2000年，当时发现了第一颗超新星。他说：“这个故事经历了很多曲折，每走一步我都感到惊讶。”“我们知道这些恒星离超新星爆炸的源头很远，并想找出它们是如何到达当前家中的。”

弗利（Foley）认为注定的恒星已经以某种方式迁移到了它们的最终静止点。为了证明他的想法，他研究了来自加利福尼亚州里克天文台和位于夏威夷的W. M. Keck天文台以及斯巴鲁望远镜的数据，以确定恒星的行进速度。令他惊讶的是，他发现，注定的恒星正在以与中央超大质量黑洞从银河系中抛出的恒星一样快的速度，以每小时500万英里（700万公里）的速度旋转。

然后，天文学家将注意力转移到超速超新星区域中正在老化的星系上。在研究哈勃档案图像时，他证实许多是巨大的椭圆形星系正在合并或最近与其他星系合并。车道是食人族星系的残骸。其他观测结果为此类相遇提供了间接证据，表明许多这些星系的核心都因碰撞而活跃了活跃的超大质量黑洞。许多星系还居住在星系团核心区域密集的环境中，这是合并的主要区域。明显的线索是穿过其中几个中心的强力灰尘通道。

弗利认为，超新星相对于古代星系的位置表明原始恒星也一定已经老了。而且，如果恒星很旧，那么它们一定是有伴星，它们提供了足够的物质来引发超新星爆炸。

该图提供了一个合理的场景，说明流浪者的恒星如何在超舒适的银河系外爆炸成超新星爆炸。1）在星系合并过程中，一对黑洞汇聚在一起，每个黑洞将它们拖曳至一百万颗恒星。2）双星3）黑洞在重力作用下将星体从银河中弹射出来。同时，恒星彼此靠近。4）从星系中被引导出来之后，随着轨道能量以引力波的形式从二重奏带走，双星恒星也更加靠近在一起。5）最终，恒星离得足够近，以至于其中的一颗被潮汐力撕裂。6）当来自死恒星的物质迅速倾倒到幸存恒星上时，就会产生超新星。学分：NASA，ESA，P。Jeffries和A. Feild（STScI）

双星系统如何逃离银河系的边界？

弗利（Foley）假设正在合并的星系中有一对超大质量黑洞，可以提供引力弹弓，将双星升空到星际空间。哈勃望远镜的观测表明，几乎每个星系的中心都有一个巨大的黑洞。根据Foley的设想，两个星系合并后，它们的黑洞迁移到新星系的中心，每个星系的后方都有一簇恒星。随着黑洞彼此之间的跳舞，并逐渐靠近，黑洞随行人员中的双星中的一颗可能会在另一个黑洞附近徘徊。这些恒星中有许多将被甩到很远的地方，而在幸存的双星系统中弹出的恒星在遭遇后将绕得更近，这加快了合并的速度。

弗利说：“只有一个黑洞，偶尔会有一颗恒星在离它太近的地方徘徊，并具有极端的相互作用。”“有两个黑洞，有两个恒星储层被拖到另一个黑洞附近。这极大地增加了恒星弹出的可能性。”虽然银河系中心的黑洞可能会在一个世纪后弹出一颗恒星，但双星超大质量黑洞每年可能会抛出100颗恒星。

从银河系中逃出后，随着其轨道继续加速，双星恒星向近距离移动，从而加速了双星恒星的衰老过程。双星恒星可能都是白矮星，它们被烧掉了星光遗迹。最终，白矮星距离足够近，以至于潮汐力将它们分开。当来自死恒星的物质被迅速倾倒到幸存的恒星上时，发生爆炸，形成超新星。

这些喷射出的恒星之一爆炸所需的时间相对较短，大约为5000万年。通常，这类双星的合并需要很长时间，可能比宇宙的年龄要长得多，宇宙的寿命已经超过130亿年。

“与黑洞的相互作用缩短了融合，” Foley解释说。

尽管科学家认为他们已经找到了导致这些超新星消失的原因，但一些谜团仍未解决，例如为什么它们异常弱。这些超新星产生的钙比其他恒星爆炸多出五倍。通常，超新星爆炸具有足够的能量来产生重得多的元素，例如铁和镍，但会产生较轻的钙。但是，对于这些非典型爆炸，聚变链在途中停止，留下大量的钙和很少的铁。

弗利说：“一切都表明爆炸很微弱。”“我们知道，这些爆炸比典型的超新星具有较低的动能和较低的发光度。它们似乎还具有较少的射出质量，而能量更高的爆炸则应完全解除恒星的束缚。”

结果发表在8月13日的《皇家天文学会月刊》上。

研究报告的PDF副本：运动学和宿主银河系性质表明富含钙的超新星祖先的核起源。