每日科普|实力+运气=超新星爆发新认知来源：中科院之声

每日科普|实力+运气=超新星爆发新认知
来源：中科院之声
作者：胡茂凯
超新星是宇宙中稀有的爆发现象，观测到超新星爆发早期的信号不仅需要技术的发展，更需要一点点运气。

前不久，由天文学家和天文爱好者合力“捕获”的超新星早期激波辐射信号相关研究在线发表在《自然》（Nature）上。

爆炸“初光”很难“捕获”

在宇宙中，每年都有一些“不安分”的恒星发生毁灭性爆炸。爆炸产生的光度，在最亮的时刻可以达到太阳光度的几亿倍甚至更高，这就是天文学家常说的超新星爆发。

如果想揭示超新星的物理本质，就需要捕捉它们爆发后最早期的信号。例如位于冷湖的大视场“墨子巡天望远镜”，运行一年大约会发现几十颗爆炸后一两天以内的超新星，会极大扩充观测样本。

尽管如此，发现和捕获超新星爆炸后几个小时内的激波辐射信号依然很困难。超新星在爆炸后几个小时的信号，往往蕴含着爆炸前的前身星信息和爆炸机制的重要线索。想要“捕获”它，天文学家目前能做的只有坚持周而复始地监测尽可能多的星系。


《后汉书》中记载的“南门客星”超新星遗迹 图片来源：NASA

好运气“捕到”新目标

2023年5月19日，著名天文爱好者Koichi Itagaki发现了一颗爆发于近邻星系M101的超新星——SN2023ixf。这颗超新星的发现，立刻受到了全球关注。

中国科学院紫金山天文台的研究人员，随即利用姚安观测站的南极巡天望远镜AST3-3和姚安高精度望远镜YAHPT两台光学设备，开展了对超新星SN2023ixf的快速响应观测，为研究超新星的物理模型拟合提供了重要支撑。


左图，南极巡天望远镜AST3-3 图片来源：胡茂凯；右图，AST3-3获取到的SN2023ixf光变曲线 图片来源：胡镭 孙天瑞

“业余”照片带来“专业”惊喜

在着手对SN2023ixf开展研究的同时，天文学家又获得了一个更大的惊喜。

由于M101是广大天文爱好者长期热衷拍摄的目标，在SN2023ixf被宣布发现的前一晚，有天文爱好者意外观测到了它爆炸后几个小时内的连续彩色图像。通过这些数据甚至可以用肉眼识别出超新星SN2023ixf在爆炸发生的几小时内，颜色由红到蓝的快速改变。

由于天文爱好者所采用的探测器与天文研究中的科学级探测器之间存在差异，科研团队通过不断摸索尝试，成功实现了对天文爱好者提供的观测数据中，多波段测光数据的抽取，得到了可靠的超新星SN2023ixf爆发极早期多色测光数据。


SN2023ixf极早期光学测光数据

新发现引发的新认知

某些类型超新星爆发后几个小时内会产生高温的激波辐射信号。综合专业天文设备和天文爱好者的数据，科研人员发现超新星SN2023ixf极早期的辐射温度由低到高快速演化，该过程与目前主流模型存在偏差。

据此，紫金山天文台科研人员与合作者搭建了一套数值计算模型，综合考虑了激波突破理论、尘埃消融过程和星周物质相互作用等因素，合理地解释了超新星SN2023ixf最初始阶段的多波段光变曲线。

该模型体现了不同方向的激波突破的时间不同，同时星周物质在不同方向的分布也是不一样的。这种偏离球对称的物理图像为继续深入理解超新星爆炸过程指明了方向。

这次“幸运”的观测，让天文学家能够建立新的模型，解开更多未解之谜，让更多问题浮出水面。例如如何解释超新星激波突破的动力学过程、星周物质空间分布的状态、大质量恒星在死亡爆炸前的剧烈演化过程等。在未来，种种问题都等待着天文学家和天文爱好者们进一步探索解答。

（内容来源：中国科学院紫金山天文台）

参考文献