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哈雷阿卡拉天文臺(tái) 宇宙中那些“消失”的恒星去了哪里？

據(jù)國外媒體報(bào)道，數(shù)千年來，天文學(xué)家一度堅(jiān)信，夜空中的點(diǎn)點(diǎn)星光是固定不變的。即使在弄清楚了這些“光芒”其實(shí)都是天體之后，天體物理學(xué)家也一直認(rèn)為，天體的變化速度非常緩慢，需要放在數(shù)百萬年、乃至數(shù)十億年的時(shí)間尺度上衡量。
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“消失的恒星”會(huì)是一種全新的現(xiàn)象嗎？
大多數(shù)巨恒星在壽命臨近終結(jié)時(shí)，都會(huì)經(jīng)歷一系列極其暴烈的變化，最終在超新星爆發(fā)中走向生命的終點(diǎn)。超新星爆發(fā)在宇宙中就像一座燈塔般明亮耀眼，可能會(huì)一連持續(xù)好幾個(gè)月，即使相隔數(shù)億光年，也有可能看到它們的明亮光芒。
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超大質(zhì)量恒星會(huì)以超新星爆發(fā)的形式毀滅，但這類事件很難忽略，它們的明亮光芒足以照亮整個(gè)星系，并且會(huì)持續(xù)數(shù)月時(shí)間。
但會(huì)不會(huì)有些恒星突然之間消隱無蹤呢？就我們對恒星的了解來看，這應(yīng)該不太可能。但就在過去幾年間，一組天文學(xué)家通過比較數(shù)十年來的觀測記錄，一直在研究這種“不可能事件”發(fā)生的可能性。
“我們稱其為VASCO項(xiàng)目，意為‘在一個(gè)世紀(jì)的觀察時(shí)間內(nèi)消失及出現(xiàn)的天體’，”瑞典北歐理論物理研究所的比阿特麗斯·維拉羅爾指出，“我們對各類消失的天體都很感興趣，但在理想情況下，我最希望能發(fā)現(xiàn)一顆一直很穩(wěn)定、歷史十分悠久、但有一天突然消失了的恒星。哪怕用全世界最大的望遠(yuǎn)鏡觀察，也找不到它的蹤影。”
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圖為美國海軍天文臺(tái)的巡天項(xiàng)目留下的感光底片。它們的年代比航空時(shí)代還要早。由于曝光時(shí)間長，小行星會(huì)在底片上留下一道較長的星軌，而不是一個(gè)簡單的光點(diǎn)。
維拉羅爾和同事們自2017年開展這項(xiàng)任務(wù)以來，已經(jīng)吸引了眾多科學(xué)家的注意力，他們都意識(shí)到了調(diào)查歷史記錄的重大意義。“許多來自不同領(lǐng)域的天文學(xué)家都對我們的項(xiàng)目產(chǎn)生了興趣，包括研究活躍星系核的專家、恒星物理學(xué)家、以及地外文明搜尋計(jì)劃科學(xué)家等等，每個(gè)人都有充分的理由參與其中。”
雖然我們目前了解到的情況顯示，恒星的變化非常緩慢，倘若恒星突然消失，應(yīng)當(dāng)會(huì)留下一些蛛絲馬跡，但這并不意味著所有恒星都會(huì)永遠(yuǎn)保持穩(wěn)定的光芒。事實(shí)上，宇宙中充滿了亮度不斷變化的變星。但維拉羅爾強(qiáng)調(diào)，VASCO項(xiàng)目針對的并不是這些。“我們知道變星的存在，但它們的持續(xù)時(shí)間一般最長只有幾年。我們想尋找的是一顆之前始終十分穩(wěn)定、但突然徹底消失得無影無蹤的恒星。目前還沒有針對這種恒星的記載，假如能發(fā)現(xiàn)它們的存在，可能會(huì)引領(lǐng)我們發(fā)現(xiàn)新的物理學(xué)法則。”
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VASCO項(xiàng)目的研究人員利用歐空局蓋亞探測器的數(shù)據(jù)，對發(fā)現(xiàn)的“消失恒星”候選天體進(jìn)行雙重確認(rèn)。
宇宙星表
近年來，隨著自動(dòng)化望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，我們擴(kuò)充星表的速度已經(jīng)達(dá)到了空前的水平。例如，位于加州帕洛馬山天文臺(tái)的茲威基瞬變設(shè)施（ZTF）將當(dāng)前最先進(jìn)的照相機(jī)與薩繆爾·奧斯欽望遠(yuǎn)鏡兩相結(jié)合，使其擁有了超寬視野，僅需三晚便可對帕洛馬上方的整個(gè)夜空完成一次搜尋，且每晚可對銀河系平面開展兩次掃描。這不僅大大增加了探測到“瞬變”的幾率（即遙遠(yuǎn)恒星在短時(shí)間內(nèi)釋放出的大量光芒），還能幫助我們發(fā)現(xiàn)伽馬射線暴等劇烈的罕見事件。
然而，在尋找普通恒星與突然消失的恒星之間存在一點(diǎn)關(guān)鍵區(qū)別。維拉羅爾強(qiáng)調(diào)：“像茲威基瞬變設(shè)施這樣的項(xiàng)目的工作時(shí)間很短。但對于罕見事件，比如某個(gè)天體每100年就莫名消失一次，你的觀察時(shí)間必須足夠長，才能捕捉到它們。因此我們在尋找突然消失的恒星時(shí)，將盡可能延長時(shí)間跨度，結(jié)合更古老的星圖進(jìn)行對比分析。我們正在將70年前的數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看看宇宙在這些年間是否有所變化。”
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衰老的紅巨星在拋卻外層物質(zhì)、變?yōu)榘装菚r(shí)，可能會(huì)“消失”一段時(shí)間，但這一過程會(huì)持續(xù)數(shù)十萬年之久，還會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的星云。
有些諷刺的是，該團(tuán)隊(duì)需要高質(zhì)量的歷史數(shù)據(jù)，因此將目光投向了帕洛馬山天文臺(tái)和薩繆爾·奧斯欽望遠(yuǎn)鏡。上世紀(jì)50年代，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡曾為一次巡天行動(dòng)制作了感光底片，后由美國海軍天文臺(tái)掃描保存。而他們所用的現(xiàn)代數(shù)據(jù)則由夏威夷哈雷阿卡拉天文臺(tái)的全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速響應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STARRS）提供。

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