圖為史上最強(qiáng)超新星爆發(fā)的想象圖。北京天文館供圖
北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所研究員東蘇勃領(lǐng)導(dǎo)的一支國際團(tuán)隊，不久前發(fā)現(xiàn)了史上最強(qiáng)超新星爆發(fā)現(xiàn)象，在國際天文學(xué)界引起轟動。研究成果發(fā)表于1月15日出版的《科學(xué)》雜志上。
據(jù)介紹，這顆被命名為ASASSN—15lh的超新星距離地球38億光年，屬于罕見的“貧氫極亮型超新星”家族中的一員。它的發(fā)現(xiàn)，有望為揭開極亮型超新星的爆發(fā)之謎提供重要線索。
大質(zhì)量恒星在生命終點(diǎn)發(fā)生的劇烈爆炸被稱作超新星爆發(fā)
據(jù)《后漢書》記載，早在2000年前，我國天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了人類歷史上最早的超新星爆發(fā)，這顆現(xiàn)被稱為SN185的超新星被天文學(xué)家劃歸為Ia型。自那以來，人類記錄了上萬顆超新星爆發(fā)，其中最常見的類別就是Ia型。而此次發(fā)現(xiàn)的超新星爆發(fā)強(qiáng)度超過了Ia型約200倍，并達(dá)到此前最高紀(jì)錄強(qiáng)度的兩倍以上。據(jù)介紹，所謂超新星爆發(fā)，就是大質(zhì)量恒星在其生命終點(diǎn)發(fā)生的劇烈爆炸現(xiàn)象。
“由于它輻射的能量太高，目前的超新星理論難以對它的爆發(fā)機(jī)制和能量來源給予令人滿意的解釋。”東蘇勃表示，ASASSN—15lh達(dá)到的最高亮度相當(dāng)于5700億個太陽，是整個銀河系千億顆恒星總亮度的20倍左右。
據(jù)了解，這顆“最強(qiáng)超新星”其實早在2015年6月就被觀測到了。觀測所用的是兩架14厘米口徑的望遠(yuǎn)鏡，位于智利安第斯山脈托洛洛山頂，屬于“全天自動超新星搜索項目”的一個節(jié)點(diǎn)。該項目的小望遠(yuǎn)鏡陣持續(xù)不斷地對整個夜空拍照，旨在搜尋突然變亮的、主要包括超新星的“暫現(xiàn)天體”。發(fā)現(xiàn)當(dāng)天，東蘇勃和其合作者立即將有關(guān)訊息公開給全球的超新星研究者，引起了天文學(xué)家們的強(qiáng)烈興趣，世界上諸多大型望遠(yuǎn)鏡和美國NASA的“雨燕”太空望遠(yuǎn)鏡也馬上開始了后續(xù)觀測，至今都未停止。
天文學(xué)家們用譜線來認(rèn)證超新星拋射物中的化學(xué)組分和物理狀態(tài)，從而為超新星歸類，并研究其爆發(fā)的物理過程。ASASSN—15lh的譜線遠(yuǎn)異于該項目已發(fā)現(xiàn)的200多顆超新星，東蘇勃團(tuán)隊的天文學(xué)家們起初感到非常困惑。在與同事討論后，東蘇勃突然意識到ASASSN—15lh可能屬于極亮型超新星。此后，他調(diào)用“南非巨型望遠(yuǎn)鏡”(SALT)成功拍到了所需光譜，證實了推斷。“當(dāng)看到南非巨型望遠(yuǎn)鏡拍攝的光譜并意識到我們發(fā)現(xiàn)了史上最強(qiáng)的超新星爆發(fā)，我興奮得徹夜難眠。”東蘇勃說。
超新星爆發(fā)為我們提供了恒星演化的重要信息
除了爆發(fā)強(qiáng)度之外，ASASSN—15lh的溫度也鶴立雞群。以往發(fā)現(xiàn)的極亮超新星多在黯淡的矮星系中，但ASASSN—15lh的宿主星系比銀河系還要亮數(shù)倍。隨著超新星逐漸變暗，后續(xù)觀測將可以更好地研究宿主星系，這對理解貧氫極亮型超新星的爆發(fā)環(huán)境有重要意義。
解釋極亮超新星能源機(jī)制最為流行的理論之一是磁中子星模型。在這個模型中，恒星爆發(fā)后會在中心遺留一顆有著極強(qiáng)磁場并飛速自轉(zhuǎn)的中子星，這顆磁中子星的劇烈磁化星風(fēng)可將爆炸拋射物加熱到高溫，從而產(chǎn)生輻射。然而，在發(fā)現(xiàn)后4個月的時間里，ASASSN—15lh輻射的總能量已經(jīng)超過了磁中子星理論模型所允許的上限。另一種可能的解釋是，ASASSN—15lh的輻射是由極高質(zhì)量恒星爆發(fā)產(chǎn)生的數(shù)十倍于太陽質(zhì)量的放射性元素衰變導(dǎo)致的。
“ASASSN—15lh的發(fā)現(xiàn)對超新星爆發(fā)理論提出了一個全新挑戰(zhàn)。”東蘇勃說，“它可能會引發(fā)對極亮超新星整體的理論創(chuàng)新，我們將拭目以待。”
超新星爆發(fā)能為我們提供有關(guān)恒星演化的重要信息，其拋射出幾個太陽質(zhì)量的恒星碎片豐富了星際空間中重元素和放射性元素的含量，而正是這些重元素形成了生命誕生的基礎(chǔ)。探索超新星爆發(fā)，就好像在回應(yīng)一種原始的呼喚，了解地球和人類真正的起源。(本報記者 周飛亞)