用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台在古代死星废墟中寻找线索
这位艺术家的印象展示了一颗大质量恒星的坍缩和超新星爆炸的效果。在坍缩过程中形成了一个黑洞（右），超新星爆炸的碎片正倾泻到一颗伴星（左）上，污染了它的大气层。图像：uux.cn/X射线：美国国家航空航天局/CXC/Technion/N.Keshet等人。；插图：NASA/CXC/SAO/M.Weiss
（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（李莫洪）：人们经常想到发生在丛林深处或古金字塔内的考古。然而，一组天文学家已经证明，他们可以利用恒星及其留下的残骸在太空中进行一种特殊的考古。
通过挖掘美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台的数据，天文学家团队研究了一颗恒星爆炸后留下的遗迹。这项“超新星考古”发现了关于一颗可能在100多万年前自毁的恒星的重要线索。
如今，名为GRO J1655-40的系统包含一个质量几乎是太阳七倍的黑洞和一颗质量大约是太阳一半的恒星。然而，情况并非总是如此。
最初，GRO J1655-40有两颗闪亮的恒星。然而，这两颗恒星中质量较大的恒星燃烧了所有的核燃料，然后爆炸成天文学家所说的超新星。如艺术家的概念图所示，被摧毁的恒星的碎片随后如雨般落在其轨道上的伴星上。
这位艺术家的印象展示了一颗大质量恒星的坍缩和超新星爆炸的效果。在坍缩过程中形成了一个黑洞（右），超新星爆炸的碎片正倾泻到一颗伴星（左）上，污染了它的大气层。图像：uux.cn/CXC/SAO/M.Weiss
随着它的外层被驱逐，包括一些撞击它的邻居，爆炸恒星的其余部分坍塌在自己身上，形成了今天存在的黑洞。黑洞与其伴星之间的距离会随着时间的推移而缩小，因为系统中的能量会损失，主要是通过引力波的产生。当分离变得足够小时，黑洞凭借其强大的引力开始从其伴星中拉出物质，将其爆炸的母恒星最初沉积的一些物质拉回。
虽然大部分物质沉入黑洞，但也有少量落入围绕黑洞运行的圆盘中。通过强大磁场和磁盘摩擦的影响，物质以强风的形式被送入星际空间。
这就是X射线考古狩猎进入故事的地方。天文学家在2005年使用钱德拉望远镜观测了GRO J1655-40系统，当时它在X射线中特别明亮。钱德拉通过获得嵌入X射线光中的详细光谱（给出不同波长的X射线亮度）来检测黑洞风中发现的单个元素的特征。其中一些元素在插图所示的光谱中突出显示。
通过将光谱与作为超新星爆炸的恒星的计算机模型进行比较，挖掘钱德拉数据的天文学家团队能够根据X射线光中留下的线索重建爆炸恒星的关键物理特征。他们发现，根据风中18种不同元素的含量，在超新星中被摧毁的早已消失的恒星的质量大约是太阳的25倍，与太阳相比，它比氦重的元素要丰富得多。
这一分析为使用其他双星系统爆发进行更多的超新星考古研究铺平了道路。
2024年5月，《天体物理学杂志》发表了一篇题为“X射线二元风超新星考古学：GRO J1655-40案例”的论文，描述了这些结果。这项研究的作者是Noa Keshet（以色列理工学院）、Ehud Behar（以色列理工学院）和Timothy Kallman（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）。
位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
