真是轰轰烈烈地落幕。质量约为太阳 10 倍的恒星往往会以称为超新星的巨大爆炸方式死亡。
科学家们不确定这些恒星在其生命末期为何以及如何爆炸，但最近对一颗六小时大的超新星——有史以来观测到的最年轻超新星——的观测，正为我们揭示这颗恒星最后的时刻。相关结果于周一发表在《自然·物理学》杂志上。
爆发新星
恒星本质上是核聚变反应堆。年轻恒星在其核心中将氢聚变成更重的元素，如氦。随着恒星老化，聚变会产生越来越重的元素，直到形成铁核。当恒星的氢燃料耗尽，其核心越来越重时，它会塌缩，引发所谓的 II 型超新星。
但这些最后的时刻到底发生了什么仍然是个谜，因为处于垂死挣扎中的恒星极为罕见。天体物理学家 Norbert Langer 在一篇关于这次新的超新星观测的评论文章中写道：“从统计学上看，我们银河系中目前很可能不存在一颗在 12025 年内即将爆炸的恒星。”
科学家们发现，在某些罕见的超新星类型中，恒星在塌缩之前会喷射出气态物质到其外层。但尚不清楚这种过程是否对更常见的超新星类型来说是正常的。当科学家们通常发现一颗爆炸的恒星时，超新星已经有几天大了——那时爆炸已经扫走了外壳物质以及其中包含的任何线索。
超新星的诞生
2013 年 10 月 6 日，加州帕洛马瞬态工厂 (iPTF) 的自动化天空巡天在距离地球 1.6 亿光年的一个邻近星系中，探测到了 SN 2013fs——它在大爆炸发生仅三小时后就被发现。在首次探测到后的几个小时内，其他天文台的科学家们抓住了研究新生超新星的难得机会，将望远镜对准这颗爆炸的恒星，测量其辐射。
他们的观测显示，这颗恒星曾是一颗红超巨星，而 II 型超新星以约每小时 224,000 英里的最大速度向外爆炸。
他们还发现，在爆炸发生之前，这颗恒星被一个物质盘环绕，这是它在走向毁灭的最后一年里喷射出来的。结果证实，II 型超新星——这是最常见的超新星类型，占所有爆炸恒星的约 50%——在爆炸前会形成这些气体壳层。
“这就像恒星‘知道’自己的生命即将结束，并在最后的时刻以增强的速率喷出物质，”以色列魏兹曼科学研究所的天体物理学家、该研究的合著者 Ofer Yaron 说。
随着冲击波从恒星中爆发出来，它们使气体壳层中的物质电离，从而使地球上的仪器能够看到红超巨星周围有什么。Yaron 表示，光谱显示其中含有氧 VI，这是一种高度电离的氧，以前从未在超新星光谱中检测到。“这是因为我们捕捉到了这个事件发生时极其年轻和炽热的状态。”
研究人员认为，在生命的最后几天，这颗恒星喷出了大量物质，在核心塌缩前迅速失去了质量。他们怀疑这种质量喷射可能导致恒星不稳定，从而引发核心塌缩和超新星。这意味着爆炸恒星的结构与物理学家之前假设的不同。然而，他们仍在试图解释这颗恒星为何在生命的最后几天和几年里散失了如此多的质量。
未来的望远镜可能会有所帮助。Zwicky 瞬态工厂，将取代今年的 iPTF，其观测夜空的能力将是其前身的约 10 倍。一个名为 ULTRASAT 的太空望远镜，由魏兹曼研究所和加州理工学院提出，旨在探测超新星的早期紫外信号，在爆炸发生后几分钟内就能捕捉到。Yaron 表示，如果该任务获得支持，它将“开启[超新星]探索和研究的全新阶段”。
