這顆混亂的大質(zhì)量恒星，在其生命的星噴最后一年左右，在成為超新星之前，出相向太空中噴射了大量的當于的質(zhì)物質(zhì)。(圖片鳴謝:uux.cn/Melissa Weiss/CfA)
（神秘的太陽地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（基思·庫珀）：新的觀測顯示，今年5月在風車星系爆炸的爆炸一顆大質(zhì)量恒星在其成為超新星之前的最后幾年里，似乎意外地失去了大約相當于一個太陽的顆恒噴射質(zhì)量。這一發(fā)現(xiàn)揭示了更多關(guān)于大質(zhì)量恒星神秘末日的星噴信息。
5月19日晚，出相日本業(yè)余天文學家板垣幸一(Kō ichi Itagaki)正在使用分布在全國三個偏遠天文臺的當于的質(zhì)望遠鏡進行常規(guī)的超新星掃描。例如，太陽它們位于山形、爆炸岡山和四國島上。顆恒
業(yè)余天文學家在專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)爆炸的星噴恒星之前發(fā)現(xiàn)它們有很長的歷史:Itagaki已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過170顆，剛剛擊敗了英國業(yè)余天文學家Tom Boles超過150顆的記錄。然而，當板垣發(fā)現(xiàn)SN 2023ixf的光時，他立刻知道他發(fā)現(xiàn)了一些特別的東西。這是因為這顆恒星已經(jīng)在附近的風車星系(梅西耶101)爆炸，該星系距離大熊座只有2000萬光年。從宇宙的角度來說，這已經(jīng)很接近了。
很快，世界各地的業(yè)余天文學家開始凝視SN 2023ixf，因為一般來說，風車是一個很受歡迎的星系。然而，對于超新星觀測來說，匆忙是關(guān)鍵:天文學家熱衷于準確了解恒星變成超新星后的瞬間發(fā)生了什么。然而，通常情況下，超新星是在爆炸發(fā)生幾天后才被發(fā)現(xiàn)的，所以他們看不到它的早期階段。
相對而言，考慮到SN 2023ixf離我們有多近，以及它被發(fā)現(xiàn)的時間有多早，它是近距離研究的主要候選者。
板垣征四郎開始行動了。
哈佛-史密森納天體物理中心(CfA)的研究生Daichi Hiramatsu在一份聲明中說:“當板垣征一發(fā)現(xiàn)SN 2023ixf時，我收到了他的緊急電子郵件。”
解碼超新星的競賽
收到超新星警報后，Hiramatsu和他的同事們立即用他們可用的幾臺專業(yè)望遠鏡進行了跟蹤，包括亞利桑那州霍普金斯山弗雷德勞倫斯惠普爾天文臺的6.5米多鏡望遠鏡(MMT)。他們測量了超新星的光譜，以及光線在接下來的幾天和幾周內(nèi)是如何變化的。當繪制在圖表上時，這種數(shù)據(jù)形成一條“光曲線”
SN 2023ixf的光譜顯示，這是一顆II型超新星——一種超新星爆發(fā)，涉及一顆質(zhì)量超過太陽八倍的恒星。在SN 2023ixf的例子中，對風車檔案圖像的搜索表明，爆炸的恒星質(zhì)量可能是我們太陽的8到10倍。光譜也非常紅，表明超新星附近存在大量塵埃，它們吸收藍色波長，但讓紅色波長通過。這都是相當?shù)湫偷模貏e不尋常的是光曲線的形狀。
通常情況下，II型超新星會在超新星演化的早期經(jīng)歷天文學家所說的“沖擊波爆發(fā)”,沖擊波從恒星內(nèi)部向外擴張，沖破恒星表面。然而，由于這種沖擊爆發(fā)而產(chǎn)生的常見閃光導致的光變曲線中的一個凸起卻不見了。好幾天都沒出現(xiàn)。這是一顆慢動作的超新星，還是其他什么正在發(fā)生？

SN 2023ixf在風車星系M101中的位置。(圖片鳴謝:uux.cn/s·戈麥斯/STScI。)
“延遲的沖擊爆發(fā)是最近質(zhì)量損失中致密物質(zhì)存在的直接證據(jù)，”Hiramatsu說。“我們的新觀察顯示，在爆炸前的最后一年，質(zhì)量損失巨大且出乎意料，接近太陽的質(zhì)量。”
想象一下，如果你愿意，一顆不穩(wěn)定的恒星從它的表面噴出大量的物質(zhì)。這就在這顆注定要毀滅的恒星周圍形成了一團噴射出恒星物質(zhì)的塵埃云。因此，超新星沖擊波不僅要沖破恒星，將它炸成碎片，而且要穿過所有這些噴出的物質(zhì)才能被看見。看起來，這個問題中的超新星需要幾天時間。
大質(zhì)量恒星經(jīng)常會釋放質(zhì)量——看看參宿四在2019年底和2020年初的惡作劇就知道了，當時它噴出了一團質(zhì)量是地球月球十倍的物質(zhì)，擋住了參宿四的一些光線，導致它看起來很暗。然而，參宿四還沒有準備好成為超新星，當它成為超新星時，噴射出的云將已經(jīng)遠離恒星足夠遠，足以讓沖擊波爆發(fā)立即可見。在SN 2023ixf的例子中，噴射出的物質(zhì)仍然非常接近恒星，這意味著它只是最近才被噴射出來，天文學家并不期望如此。
平松在CfA的導師江戶·伯杰(Edo Berger)能夠在夏威夷的莫納克亞山上用亞毫米波陣列觀測SN 2023ixf，這種陣列可以在長波長下觀察宇宙。他能夠看到超新星沖擊波和星周星云之間的碰撞。
“了解大質(zhì)量恒星在其生命的最后幾年中如何表現(xiàn)直至爆炸點的唯一方法是在它們非常年輕時發(fā)現(xiàn)超新星，最好是在附近，然后在多個波長上研究它們，”伯杰說。“使用光學和毫米望遠鏡，我們有效地將SN 2023ixf變成了一臺時間機器，以重建其前身恒星在死亡前的活動。”
那么問題就變成了，是什么導致了不穩(wěn)定？
星星，它們就像洋蔥

一張藝術(shù)家對SN 2023ixf在最近釋放的恒星物質(zhì)繭中爆炸的印象。(圖片鳴謝:uux.cn/Melissa Weiss/CfA)
我們可以把一顆演化的大質(zhì)量恒星想象成一個洋蔥，有不同的層次。每一層都由不同的元素組成，隨著恒星物體的老化，其核心收縮并變得更熱，恒星各層中的連續(xù)核燃燒產(chǎn)生了不同的元素。最外層是氫，然后是氦。然后，你依次經(jīng)過碳、氧、氖和鎂，直到你到達核心的硅。硅能夠經(jīng)歷核聚變反應(yīng)形成鐵，這是大質(zhì)量恒星核心的核聚變停止的地方——鐵需要更多的能量進入反應(yīng)而不是從反應(yīng)中出來，這對恒星來說是沒有效率的。
因此核心關(guān)閉，恒星塌縮在上面，然后反彈并向外爆炸。
一種可能性是，恒星內(nèi)部燃燒高質(zhì)量元素的最后階段，如硅(在大約一天的時間內(nèi)用完)，是破壞性的，導致能量脈沖穿過恒星，并將物質(zhì)從其表面剝離。這肯定是天文學家未來要尋找的東西，因為他們已經(jīng)能夠在相對較近的超新星中看到它。
SN 2023ixf的故事至少告訴我們，盡管所有專業(yè)調(diào)查都在尋找像超新星這樣的短暫物體，但業(yè)余天文學家仍然可以有所作為。
平松說:“如果沒有…板垣的工作和奉獻，我們將錯過獲得對大質(zhì)量恒星的演化及其超新星爆炸的關(guān)鍵理解的機會。”
為了表彰他的工作，板垣繼續(xù)對超新星進行觀測，這對CfA小組是有用的，他在描述他們結(jié)果的論文中被列為作者。這篇論文發(fā)表在9月19日的《天體物理學雜志快報》上。