中國天文學(xué)家領(lǐng)銜，首次發(fā)現(xiàn)紅超巨星爆發(fā)激波漸變現(xiàn)象

近日，清華大學(xué)與中國科學(xué)院紫金山天文臺等國內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)的學(xué)者、天文愛好者密切合作，對M101星系中爆發(fā)的超新星SN2023ixf極早期激波輻射信號進(jìn)行成功捕獲和研究，通過提取和分析超新星爆炸后約1小時(shí)的多色測光數(shù)據(jù)，首次見證了極早期激波輻射由紅變藍(lán)的奇特現(xiàn)象。研究成果以《從一顆周圍充滿塵埃的紅超巨星爆發(fā)出的激波閃光》為題，于2023年12月14日在線發(fā)表在《自然》（Nature）上。

缺乏多波段信息，超新星激波傳播過程待“揭秘”

大質(zhì)量恒星在演化末期由于核聚變終止通常會產(chǎn)生核心坍縮型超新星。引力坍縮造成的激波會在短時(shí)間內(nèi)突破恒星外部大氣而產(chǎn)生瞬時(shí)輻射。這些極早期輻射信號是揭示激波傳播過程、超新星爆炸不對稱性和星周環(huán)境的關(guān)鍵。但目前，國際上對超新星激波輻射的觀測非常稀少，尤其缺乏多波段信息，導(dǎo)致人們對這一過程的了解仍非常有限。

據(jù)論文通訊作者、清華大學(xué)物理系教授王曉鋒介紹，風(fēng)車星系（M101）是離地球約2200萬光年的近鄰星系，由于非常漂亮，它是國內(nèi)外眾多天文愛好者長期熱衷拍攝的目標(biāo)。超新星SN2023ixf爆發(fā)于近鄰星系M101，由日本業(yè)余天文學(xué)家Koichi Itagaki于2023年5月19日首先發(fā)現(xiàn)。

SN2023ixf被發(fā)現(xiàn)后，王曉鋒牽頭的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)迅速聯(lián)系國內(nèi)外天文愛好者，并獲得了覆蓋超新星爆發(fā)前后的彩色圖像。“天文愛好者使用小口徑的望遠(yuǎn)鏡，要把圖像拍得漂亮，需要連續(xù)拍幾個(gè)小時(shí)，再把這些圖像疊加起來，才能看得特別清晰，所以他們拍攝的時(shí)間段正好覆蓋超新星爆發(fā)前后。”

解析彩色圖像，推動(dòng)大質(zhì)量恒星晚期演化研究

但天文愛好者所采用的探測器沒有經(jīng)過嚴(yán)格的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)化測試，與專業(yè)天文研究的科學(xué)級探測器存在一定差異。王曉鋒說，天文愛好者拍攝使用的是彩色相機(jī)，而專業(yè)天文學(xué)家使用的是黑白相機(jī)，要想得到不同波段的光子信息，需要在鏡頭前加不同的濾光片。

“彩色相機(jī)中有RGB等顏色通道，此次拿到彩色圖像后，我們反其道而行之，將R（紅色）、G（綠色）和B（藍(lán)色）波段的信息獨(dú)立抽取出來，進(jìn)行數(shù)據(jù)提取定標(biāo)，得到了可靠的SN2023ixf極早期多色測光數(shù)據(jù)。”他說，這些數(shù)據(jù)揭示了早期激波輻射的反常顏色演化，為重要發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

彩色影像揭示了一顆約8500萬倍太陽體積的紅超巨星從死亡到爆發(fā)，形成超新星2023ixf爆發(fā)的全過程。詳實(shí)的多波段觀測清晰地展示了紅超巨星爆發(fā)極早期破繭而出的紅色激波，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色的奇特現(xiàn)象。這一前所未見的彩色影像，顛覆了傳統(tǒng)理論框架下，恒星死亡瞬間伴隨藍(lán)色激波突破的預(yù)期。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，由紅轉(zhuǎn)藍(lán)的漸變激波預(yù)示了這顆恒星瀕死之時(shí)，周圍包裹著厚厚的塵埃殼。隨著激波迅速外傳，這些塵埃在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)被悉數(shù)摧毀。對這一過程的模型擬合則表明這顆超新星的爆發(fā)，或包裹它的塵埃層，呈現(xiàn)高度的非球?qū)ΨQ。由紅轉(zhuǎn)藍(lán)的激波突破，則如同揭開了籠罩瀕死恒星的一層濃厚的塵埃面紗。此項(xiàng)研究顯著推進(jìn)了人們對大質(zhì)量恒星晚期演化和死亡這一宇宙中普遍而神秘景象的認(rèn)知。

新京報(bào)記者 張璐

編輯 樊一婧 校對 李立軍