就在爆炸之前，这颗恒星喷出了相当于太阳的质量

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这颗混乱的大质量恒星，在其生命的最后一年左右，在成为超新星之前，向太空中喷射了大量的物质。(图片鸣谢:Melissa Weiss/CfA)

（）据美国太空网（基思·库珀）：新的观测显示，今年5月在风车星系爆炸的一颗大质量恒星在其成为超新星之前的最后几年里，似乎意外地失去了大约相当于一个太阳的喷射质量。这一发现揭示了更多关于大质量恒星神秘末日的信息。

5月19日晚，日本业余天文学家板垣幸一(Kō ichi Itagaki)正在使用分布在全国三个偏远天文台的望远镜进行常规的超新星扫描。例如，它们位于山形、冈山和四国岛上。

业余天文学家在专业人员发现爆炸的恒星之前发现它们有很长的历史:Itagaki已经发现了超过170颗，刚刚击败了英国业余天文学家Tom Boles超过150颗的记录。然而，当板垣发现SN 2023ixf的光时，他立刻知道他发现了一些特别的东西。这是因为这颗恒星已经在附近的风车星系(梅西耶101)爆炸，该星系距离大熊座只有2000万光年。从宇宙的角度来说，这已经很接近了。

很快，世界各地的业余天文学家开始凝视SN 2023ixf，因为一般来说，风车是一个很受欢迎的星系。然而，对于超新星观测来说，匆忙是关键:天文学家热衷于准确了解恒星变成超新星后的瞬间发生了什么。然而，通常情况下，超新星是在爆炸发生几天后才被发现的，所以他们看不到它的早期阶段。

相对而言，考虑到SN 2023ixf离我们有多近，以及它被发现的时间有多早，它是近距离研究的主要候选者。

板垣征四郎开始行动了。

哈佛-史密森纳天体物理中心(CfA)的研究生Daichi Hiramatsu在一份声明中说:“当板垣征一发现SN 2023ixf时，我收到了他的紧急电子邮件。”

解码超新星的竞赛

收到超新星警报后，Hiramatsu和他的同事们立即用他们可用的几台专业望远镜进行了跟踪，包括亚利桑那州霍普金斯山弗雷德劳伦斯惠普尔天文台的6.5米多镜望远镜(MMT)。他们测量了超新星的光谱，以及光线在接下来的几天和几周内是如何变化的。当绘制在图表上时，这种数据形成一条“光曲线”

SN 2023ixf的光谱显示，这是一颗II型超新星——一种超新星爆发，涉及一颗质量超过太阳八倍的恒星。在SN 2023ixf的例子中，对风车档案图像的搜索表明，爆炸的恒星质量可能是我们太阳的8到10倍。光谱也非常红，表明超新星附近存在大量尘埃，它们吸收蓝色波长，但让红色波长通过。这都是相当典型的，但特别不寻常的是光曲线的形状。

通常情况下，II型超新星会在超新星演化的早期经历天文学家所说的“冲击波爆发”,冲击波从恒星内部向外扩张，冲破恒星表面。然而，由于这种冲击爆发而产生的常见闪光导致的光变曲线中的一个凸起却不见了。好几天都没出现。这是一颗慢动作的超新星，还是其他什么正在发生？



SN 2023ixf在风车星系M101中的位置。(图片鸣谢:s·戈麦斯/STScI。)

“延迟的冲击爆发是最近质量损失中致密物质存在的直接证据，”Hiramatsu说。“我们的新观察显示，在爆炸前的最后一年，质量损失巨大且出乎意料，接近太阳的质量。”

想象一下，如果你愿意，一颗不稳定的恒星从它的表面喷出大量的物质。这就在这颗注定要毁灭的恒星周围形成了一团喷射出恒星物质的尘埃云。因此，超新星冲击波不仅要冲破恒星，将它炸成碎片，而且要穿过所有这些喷出的物质才能被看见。看起来，这个问题中的超新星需要几天时间。

大质量恒星经常会释放质量——看看参宿四在2019年底和2020年初的恶作剧就知道了，当时它喷出了一团质量是地球月球十倍的物质，挡住了参宿四的一些光线，导致它看起来很暗。然而，参宿四还没有准备好成为超新星，当它成为超新星时，喷射出的云将已经远离恒星足够远，足以让冲击波爆发立即可见。在SN 2023ixf的例子中，喷射出的物质仍然非常接近恒星，这意味着它只是最近才被喷射出来，天文学家并不期望如此。

平松在CfA的导师江户·伯杰(Edo Berger)能够在夏威夷的莫纳克亚山上用亚毫米波阵列观测SN 2023ixf，这种阵列可以在长波长下观察宇宙。他能够看到超新星冲击波和星周星云之间的碰撞。

“了解大质量恒星在其生命的最后几年中如何表现直至爆炸点的唯一方法是在它们非常年轻时发现超新星，最好是在附近，然后在多个波长上研究它们，”伯杰说。“使用光学和毫米望远镜，我们有效地将SN 2023ixf变成了一台时间机器，以重建其前身恒星在死亡前的活动。”

那么问题就变成了，是什么导致了不稳定？

星星，它们就像洋葱



一张艺术家对SN 2023ixf在最近释放的恒星物质茧中爆炸的印象。(图片鸣谢:Melissa Weiss/CfA)

我们可以把一颗演化的大质量恒星想象成一个洋葱，有不同的层次。每一层都由不同的元素组成，随着恒星物体的老化，其核心收缩并变得更热，恒星各层中的连续核燃烧产生了不同的元素。最外层是氢，然后是氦。然后，你依次经过碳、氧、氖和镁，直到你到达核心的硅。硅能够经历核聚变反应形成铁，这是大质量恒星核心的核聚变停止的地方——铁需要更多的能量进入反应而不是从反应中出来，这对恒星来说是没有效率的。

因此核心关闭，恒星塌缩在上面，然后反弹并向外爆炸。

一种可能性是，恒星内部燃烧高质量元素的最后阶段，如硅(在大约一天的时间内用完)，是破坏性的，导致能量脉冲穿过恒星，并将物质从其表面剥离。这肯定是天文学家未来要寻找的东西，因为他们已经能够在相对较近的超新星中看到它。

SN 2023ixf的故事至少告诉我们，尽管所有专业调查都在寻找像超新星这样的短暂物体，但业余天文学家仍然可以有所作为。

平松说:“如果没有…板垣的工作和奉献，我们将错过获得对大质量恒星的演化及其超新星爆炸的关键理解的机会。”

为了表彰他的工作，板垣继续对超新星进行观测，这对CfA小组是有用的，他在描述他们结果的论文中被列为作者。这篇论文发表在9月19日的《天体物理学杂志快报》上。