新生超新星在爆炸性诞生后仅数小时就被发现

这位艺术家的印象显示一颗恒星变成超新星。大约 2200 万光年外的超新星 SN 2024ggi 在 NGC 3621 星系中爆炸。 图片来源：uux.cn/ESO / L. Calçada

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：在它诞生后仅几个小时，天文学家就成功地瞥见了附近一颗超新星的后果。根据他们最近发表在《科学进展》杂志上的研究，由于敏捷的思维和密集的几何计算，他们所取得的辉煌成就已经为有关宇宙中一些最令人印象深刻和最强大的事件的长期问题提供了线索。

2024 年 4 月 10 日，天文学家开始了捕捉超新星 SN 2024ggi 的快节奏任务。研究合著者、中国清华大学的杨毅最初是在一次跨太平洋飞行抵达旧金山后不久得知它的目击事件。大约12小时后，杨起草了一份观测提案并将其发送给欧洲空间天文台（ESO），欧洲空间天文台很快批准了他的申请。随后，位于智利的 ESO 甚大望远镜 （VLT） 的管理人员将他们的高功率阵列转向九头蛇星座的方向，以关注距离地球约 2200 万光年的快速发展的情况。从首次探测到对这颗超新星进行训练仪器，总共只花了大约 26 小时。天文学家看到的是一颗红超巨星死亡中前所未见的时刻。

这张图片显示了超新星 SN 2024ggi 在 NGC 3621 星系中的位置。它拍摄于 2024 年 4 月 11 日，距离超新星首次探测仅 26 小时。该图像是使用 ESO 甚大望远镜 （VLT） 上的 FORS2 仪器获得的。除其他功能外，FORS2 还允许获得偏振光中的光谱。这种称为光谱偏振法的技术提供了有关爆炸形状的重要信息，即使从地球上看它看起来是一个点。图片来源：uux.cn/ESO / Y. Yang 等人。ESO/Y. Yang 等人。

“第一次 VLT 观测捕捉到了恒星中心附近的爆炸加速的物质穿过恒星表面的阶段。在几个小时内，这颗恒星的几何形状及其爆炸可以并且被一起观察到，“ESO 天文学家和研究合著者迪特里希·巴德在一份声明中说。

恒星在其生命周期的大部分时间里都保持着球形，这要归功于引力压力和内部核聚变反应压力之间的完美平衡。然而，一旦这些恒星燃料耗尽，事情就会开始变得不稳定。对于一颗大质量恒星，它的核心最终会坍缩。就背景而言，SN 2024ggi 的质量是太阳的 12 到 15 倍，是太阳的 500 倍。当这种大小的恒星坍缩时，它的质量壳层会内爆，然后向外弹跳。这些冲击波进一步削弱了垂死恒星的完整性，最终突破其表层。只有这样，这颗恒星才真正成为超新星，并释放出巨大的、明显的明亮能量波。

大多数超新星检查都在这个初始阶段之后开始，但 SN 2024ggi 不同。通过在爆炸恒星处快速训练 VLT，天文学家可以观察到在超新星爆炸开始与周围物质相互作用之前形成的初始突破形状。为了正确评估这一时刻，该团队依靠一种称为光谱偏振法的方法。

“光谱偏振法提供了有关爆炸几何形状的信息，这是其他类型的观测无法提供的信息，因为角度尺度太小，”天文学家兼研究合著者王立帆解释道。

“超新星爆炸的几何形状提供了有关恒星演化和导致这些宇宙烟花的物理过程的基本信息，”杨补充道。

结合其他微调的天文台工具，研究人员发现 SN 2024ggi 的第一次爆炸在垂死的恒星周围形成了橄榄状的形状。随着爆炸变大并撞击附近的物质，形状开始变平，而喷射物的对称轴保持稳定。

“这些发现表明了一种共同的物理机制，它驱动了许多大质量恒星的爆炸，它表现出明确的轴对称性并大规模起作用，”杨说。

Yang 及其同事已经在利用这些新数据来抛弃一些现有的超新星模型，同时改进其他模型。它还使熟练的天文学艺术家能够对超新星诞生的一些最准确的描述进行说明。

“这一发现不仅重塑了我们对恒星爆炸的理解，而且还展示了当科学超越国界时可以取得什么成就，”ESO 天文学家兼研究合著者费迪南多·帕塔特 （Ferdinando Patat） 说。