十年一遇的超新星

图片来源：wikimedia/public domain

撰文 | 梅根·巴特尔斯（Meghan Bartels）

翻译 | 赵剑琳

一位天文爱好者发现了一颗十年一遇的超新星，如今科学家正对这颗超新星寄予厚望，希望通过它揭示中子星、黑洞等奇特天体从濒临死亡的大质量恒星中诞生的过程。

5月19日，经验丰富的超新星发现者板垣公一（Koichi Itagaki）在螺旋星系M101（也称风车星系）中发现了奇怪的现象：星系中出现了一个新的明亮的光点。显然，这是一颗正在爆发的超新星。根据美国航空航天局（NASA）发布的消息，这颗超新星被命名为SN
2023ixf，距离地球约2100万光年。这是过去五年里距离地球最近的一次超新星爆发，也是过去十年里距离地球第二近的爆发。

“我花了大约5分钟才确认这是一颗超新星。”板垣说道。他自2000年成为天文爱好者以来，已经发现了172颗超新星。“我们这次是在阴云密布的恶劣天气下观测到了超新星。我们很幸运。”

这一发现令科学家无比兴奋，不少人正调集所有可用的望远镜，将它们对准太空中这场盛大的“烟火”，翘首以盼海量的观测数据。“坦白来讲，我已经兴奋得睡不着觉，”美国哈佛大学史密森尼天体物理中心的天文学家伊薇特·森德斯（Yvette
Cendes）说，为了观测研究这颗超新星，她帮忙协调了多个射电天文台。“现在最重要的事情是收集数据。”

科学家的兴奋源于强烈的好奇：这颗超新星究竟是什么？它最终会演化成什么？这次发现的是一颗II型超新星。通常，当一颗质量至少是太阳质量八倍的恒星耗尽燃料时，就会发生这种类型的超新星爆发。由于无法承受自身的引力，恒星会坍塌成黑洞或中子星等超致密的残骸，同时会向太空辐射高能粒子并抛射碎片。

虽然天文学家已经理解这个过程的基本原理，但他们永远不会拒绝更多来自超新星的数据。“大质量恒星死亡后会形成中子星或黑洞，对此，天文学家已经研究了50年到60年的时间，”美国加州理工学院的天文学家、兹威基瞬态研究设施（Zwicky
Transient Facility，用于探测亮度迅速变化的天文场景，比如超新星爆发、伽马射线爆发等）的项目负责人施里尼瓦斯·库尔卡尼（Shrinivas
Kulkarni）说道。

可以预见到，SN 2023ixf将会成为超新星名册上的一位关键成员，这主要归功于它距离地球很近，而且我们在它达到亮度峰值并开始衰减之前就开始了观测。森德斯说：“它可能会成为研究最详细的超新星，这不仅是指超新星本身的爆发期和衰退期，还包括所有其他的阶段。”

M101是一个特别“眼熟”的深空天体，它所处的天区格外受天文爱好者青睐，这让科学家更有可能将这场恒星爆炸与现有数据关联起来。

由于这颗超新星距离我们很近，天文学家可以收集到足够多的光线，并分解其电磁辐射的波长，获得彩虹般的光谱。每种物质都会吸收或发射其特征波长的光，因此科学家可以利用超新星光谱识别它向周围抛射的元素以及数量。

天文学家格外兴奋的第三个原因是一个宇宙学巧合：这是近年来在M101星系中发现的第二颗大型超新星。2011年，科学家曾在M101观测到一颗Ia型超新星。这种现象通常是因为白矮星在死亡时从伴星吸收了太多物质，恒星会因此变得不稳定而发生爆炸。

“超新星分为两大类，I型和II型，现在我们在同一星系中发现了两种类型，这让我们感到非常惊喜。”库尔卡尼说。

不过，万事终难尽善尽美：这颗新的超新星并不能为科学家提供梦寐以求的一切，比如中微子和引力波。对于现有的中微子探测器和引力波探测器来说，SN
2023ixf仍然太遥远了。

M101在天空中的位置靠近大熊星座北斗七星勺柄的末端，现在用普通的天文望远镜就可以看到这颗超新星，预计它的亮度将持续数月。

“从天文学角度来看，我们的附近正在发生一场非常壮观的天文事件，”森德斯说，“这非常难得，大家不应该错过它，因为未来10年里可能都不会再有类似的发现。所以，如果你有一台望远镜，现在就把它对准M101吧。”

本文来自《环球科学》2023年7月刊物理观察

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