首次观测到垂死恒星爆炸瞬间_风闻

翻译：汪荣鑫

校译：陈艳玲 田程偲 陆寅枫

编排：胡暖暖

原文链接：

https://www.nasa.gov/feature/ames/kepler-s-supernova-experiment-captures-first-moments-of-a-dying-star/

在巨蟹座方向的UGC478星系中，一颗古老的恒星爆炸并成为超新星。大约在1.7亿年后的2018年2月4日，爆炸产生的光线被一群高倍望远镜所接收。

美国宇航局的开普勒太空望远镜探测到了已被命名的SN 2018oh，很快全球的天文台都在监视这颗超新星。这一项目作为一个独特的科学实验的一部分，旨在帮助解决恒星爆炸的神秘面纱。

在经过了长达9年半的突破性工作，耗尽燃料后，开普勒太空望远镜于10月30日退役。去年12月到今年5月，开普勒空间望远镜定向于可以与地球设备同时观测的两片截然不同的天区，两片天区中充满了数以千计的星系，星系中又有数十亿颗恒星。

望远镜观测时，其中一些恒星在剧烈的爆炸中结束了他们的一生。凭借其独特的能力，开普勒从一开始就观测到这些亮度的微小变化，同时地面望远镜跟踪观测了这些垂死恒星的颜色变化和原子组成。

图1左：超新星爆发前的星系UGC4780（图像来源：斯隆数字巡天）；右：超新星SN 2018oh爆发后的星系UGC4780，Ia型超新星亮度可以达到普通恒星的数十亿倍，点亮整个星系（图像来源：位于河北兴隆的清华大学-国家天文台80cm望远镜）。

利用这些望远镜的综合数据，天文学家实现了他们所希望的，前所未有的超新星爆发观测。130位科学家的三篇研究论文试图解释SN 2018oh细节中发现的异常数据。其中一篇论文中已被《天体物理学快报》接受，而其他两篇已经被《天体物理学》接受。

炎热，明亮的燃烧

SN 2018oh是Ia型超新星——天文学家用它来跟踪宇宙的膨胀并研究将宇宙粘在一起的看不见的“暗能量”的性质。

典型的Ia型超新星在三周内变亮，然后逐渐消失。但是开普勒观察到这个特殊的超新星在最初的爆炸后几天迅速变亮——比典型的超新星快三倍——然后达到峰值亮度。与此同时，智利Cerro Tololo Intel-American天文台的暗能量相机以及夏威夷Haleakala天文台的全景测量望远镜和快速反应系统获得的彩色细节显示，这颗超新星比起其他超新星颜色偏蓝，证明其温度高于它的同类。

近十年来，科学家们一直在寻找类似这个超新星的信号。 因为开普勒在超新星爆炸之前已经盯着这片天空，它能够检测到它几周之前的早期信号。

Ia型超新星的产生机制一直备受争议。到目前为止，大多数证据都指向两颗白矮星的合并是Ia型超新星的产生机制。然而，理论模型已经证明了另一种机制的可能性——其中一个退化的白矮星从它的伴星吸积了很多的物质，以至于它无法承受自身的重量而爆炸。

*图2上：白矮星吸收非致密伴星物质，达到钱德拉塞卡质量极限发生超新星爆炸（图像来源：STFC/David

Hardy）。下：两颗白矮星绕转最终并合爆发为超新星。白色曲线表示两颗白矮星在绕转过程中以引力波形式损失能量，从而逐渐接近直至接触。（图像来源：NASA/Tod Strohmayer (GSFC)/Dana Berry (Chandra X-Ray Observatory))*

一些科学家认为另一种机制可以很好解释SN 2018oh。他们解释说，来自爆炸的白矮星的冲击波撞击了伴星，产生了极热和明亮的气态物质，这可以解释观察到的增加的亮度和热量。

另一组科学家赞成采用另一个不同的机制来解释过量光和热。Ia型超新星在爆炸期间产生放射性镍。这种重金属的放射性衰变产生了我们从Ia型超新星看到的大部分光。如果大量的镍位于爆炸材料的外层，则会观测到较早的亮度变化。

改进现有物理模型

如果单个退化白矮星理论适用于SN 2018oh，下一步就是弄清楚这种Ia型超新星在宇宙中的出现频率。然而，如果外层镍的理论占上风，我们将收集有关超新星爆炸内部运作的细节。无论哪种方式，理解Ia型超新星的细节，将有助于我们改进宇宙学中使用的模型，更好地估计宇宙的膨胀速率。

天文学家团队在开普勒的这次实验中发现了超过40个超新星，包括其他几个也证明具有科学意义的。虽然开普勒的燃料耗尽且无法得到补充，但它在超新星，系外行星和其他天文现象上收集的数据，将在未来许多年内得到研究。

这些论文的作者包括来自数十家机构的科学家，其中包括开普勒团队的成员。提供其他有价值数据支持实验的其他天文台包括Las

Cumbres天文台，这是一个位于加利福尼亚州的全球自动望远镜网络; 中国的清华-NAOC和丽江望远镜; 匈牙利的Konkoly天文台; 加利福尼亚州汉密尔顿山的Lick天文台; 智利Las Campanas天文台等。