中國天文學家領銜，首次發現紅超巨星爆發激波漸變現象

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

缺乏多波段信息，超新星激波傳播過程待“揭秘”

大質量恒星在演化末期由于核聚變終止通常會產生核心坍縮型超新星。引力坍縮造成的激波會在短時間內突破恒星外部大氣而產生瞬時輻射。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境的關鍵。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，導致人們對這一過程的了解仍非常有限。

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

SN2023ixf被發現后，王曉鋒牽頭的聯合研究團隊迅速聯系國內外天文愛好者，并獲得了覆蓋超新星爆發前后的彩色圖像。“天文愛好者使用小口徑的望遠鏡，要把圖像拍得漂亮，需要連續拍幾個小時，再把這些圖像疊加起來，才能看得特別清晰，所以他們拍攝的時間段正好覆蓋超新星爆發前后。”

解析彩色圖像，推動大質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過嚴格的規范與標準化測試，與專業天文研究的科學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，而專業天文學家使用的是黑白相機，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（藍色）波段的信息獨立抽取出來，進行數據提取定標，得到了可靠的SN2023ixf極早期多色測光數據。”他說，這些數據揭示了早期激波輻射的反常顏色演化，為重要發現奠定了基礎。

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，形成超新星2023ixf爆發的全過程。詳實的多波段觀測清晰地展示了紅超巨星爆發極早期破繭而出的紅色激波，逐漸轉變為藍色的奇特現象。這一前所未見的彩色影像，顛覆了傳統理論框架下，恒星死亡瞬間伴隨藍色激波突破的預期。

研究團隊認為，由紅轉藍的漸變激波預示了這顆恒星瀕死之時，周圍包裹著厚厚的塵埃殼。隨著激波迅速外傳，這些塵埃在短短數小時內被悉數摧毀。對這一過程的模型擬合則表明這顆超新星的爆發，或包裹它的塵埃層，呈現高度的非球對稱。由紅轉藍的激波突破，則如同揭開了籠罩瀕死恒星的一層濃厚的塵埃面紗。此項研究顯著推進了人們對大質量恒星晚期演化和死亡這一宇宙中普遍而神秘景象的認知。

新京報記者 張璐

編輯 樊一婧 校對 李立軍