宇宙神秘藍色閃光成因新解：黑洞撞擊熾熱恒星

IT之家 5 月 10 日消息，在宇宙深處，存在一種神秘且能量極強的藍色明亮宇宙爆炸現象，被稱作“高亮度快速藍色光學瞬變”（LFBOT）。一項新研究或許終于能揭開這類奇異爆炸的起源之謎。

人類首次觀測到此類爆炸是在 2018 年，此后僅探測到 14 例，這也成為天文學界一大未解之謎。如今，這項新研究的科研團隊認為，該現象的成因是黑洞、中子星這類致密恒星殘骸，撞擊宇宙中溫度最高的大質量恒星 —— 沃爾夫 - 拉葉星。

長期以來，科學家一直試圖探明 LFBOT 的起源，甚至提出了大量理論模型來解釋這類天體事件的形成原因。科學界之所以對其高度關注，主要是因為其演化速度遠快于其他宇宙瞬變爆炸，短短數天內就會完成亮度峰值到衰減的全過程。此外，它的顏色特征也十分獨特：演化過程中始終呈現藍色，這意味著其內部溫度一直保持極高水平。

此前學界提出的 LFBOT 潛在起源假說多種多樣，既包括大質量恒星發生核心坍縮超新星爆發，也涵蓋極端潮汐瓦解事件 —— 超大質量黑洞撕裂并吞噬恒星的天文現象。為徹底厘清真相，該研究團隊分析了這類天體所在的宿主星系及周邊環境，試圖鎖定其前身天體的真實身份。分析結果顯示，LFBOT 所處的宇宙環境，與部分超新星爆發模型推演的環境截然不同，也和潮汐瓦解事件的常規誕生環境不相符。

哈佛大學天體物理中心研究員、該研究團隊負責人安雅?紐金特在接受 Space.com 采訪時表示：“由于 LFBOT 十分罕見，且其光變曲線特征與其他瞬變天體差異極大，很難確定它的前身天體究竟是什么。這類天體顯然代表著一種獨特的天體物理現象，但具體成因一直懸而未決。”

紐金特及其團隊聚焦的核心模型為：致密恒星殘骸，與外層氫包層被剝離后的大質量恒星遺留氦核（即沃爾夫 - 拉葉星）發生碰撞。

她解釋道：“我們認為這一模型能夠完美契合該瞬變天體的特征以及宿主星系的環境特點。”

沃爾夫 - 拉葉星為何造就藍色瞬變現象？

紐金特指出，相較于潮汐瓦解事件、核心坍縮超新星等現有解釋模型，團隊提出的致密天體與沃爾夫 - 拉葉星并合模型，能夠合理詮釋 LFBOT 的所有瞬變特征與環境特征。

紐金特介紹，這類天體更易誕生在恒星形成活躍、整體質量偏小的星系中；而核心坍縮超新星往往出現在恒星分布密集的大質量星系里。這類星系極易形成雙星系統：初始為兩顆大質量恒星，其中一顆會剝離另一顆的恒星物質，被剝離物質的恒星便演化為沃爾夫 - 拉葉星。最終，這顆“供體恒星”會促使另一顆“吞噬恒星”發生核心坍縮超新星爆發，進而坍縮成黑洞或中子星。此后，沃爾夫 - 拉葉星與這顆恒星殘骸伴星發生并合，便會引發 LFBOT 爆炸。

雙星系統在宇宙中十分普遍，但并非所有雙星系統都能催生該現象。紐金特表示：“許多大質量恒星都處于雙星系統中，而能引發這類并合的系統需要滿足嚴苛條件：兩顆恒星不會在演化初期過早合并，同時彼此距離又足夠近，最終能夠發生碰撞并合。”

在團隊提出的雙星并合模型中，致密天體與恒星伴星距離適中，既能剝離其外層氫殼層，又不會將恒星徹底摧毀。歷經數百年至數千年后，不斷吸積物質的黑洞或中子星會墜入恒星內核并將其摧毀，進而釋放出耀眼的宇宙輻射。

她補充道：“這種并合現象本身十分稀有，稀有程度與 LFBOT 的觀測頻率相匹配，但又并非罕見到完全不可能發生。本質上，這類星系環境恰好適合孕育能夠以這種方式并合的雙星系統。”

該團隊還從理論層面解釋了一個疑點：為何這類天體似乎極少誕生在恒星密集區域（理論上該區域更易發生黑洞、中子星與沃爾夫 - 拉葉星的碰撞）。

紐金特團隊給出的解釋是：雙星系統中第一顆恒星坍縮形成黑洞或中子星時，會給整個雙星系統產生一股反沖推力，將系統推離恒星密集的形成區，去往星系中恒星分布更為稀疏的區域。

紐金特說：“這也解釋了為何相較于核心坍縮超新星，LFBOT 往往偏離宿主星系中心，誕生在恒星稀少的區域，遠離自身的起源地。”

研究團隊更傾向于恒星殘骸撞擊沃爾夫 - 拉葉星這一起源模型，原因在于潮汐瓦解事件和超新星模型，都難以完整解釋該天體的所有觀測特征。例如，LFBOT 誕生于致密的星周環境 —— 恒星周圍環繞著松散的星際物質，這大概率是其前身恒星早年拋射物質所形成的。

紐金特表示：“潮汐瓦解事件模型乃至部分超新星模型，都很難對此作出合理解釋。此外，這類天體的自身特征和誕生環境，均與潮汐瓦解事件、超新星存在明顯差異。關鍵問題在于，倘若它們源于同一類天體活動，為何會產生如此顯著的區別？”

紐金特認為，最合理的解釋是：LFBOT 擁有完全獨立的形成機制。在研究團隊看來，中子星或黑洞撞擊沃爾夫 - 拉葉星的假說，完美契合了該天體所有已觀測到的特征。

不過紐金特坦言，想要嚴謹驗證這一起源模型，還需要天文學家發現更多 LFBOT。她認為，薇拉?魯賓天文臺及其剛剛啟動、為期十年的時空遺產巡天項目（LSST），將在這類天體的探測工作中發揮關鍵作用。

她總結道：“魯賓天文臺將極具價值，能夠探測到宇宙更遙遠區域更暗淡的 LFBOT。這不僅能擴充已知天體樣本，還能幫助我們探究這類天體及其前身天體隨宇宙時間的演化規律。”

IT之家注意到，該團隊的研究成果預印本已發布在學術預印本平臺 arXiv 上，尚未經過同行評審。