钱德拉揭示了14年来M83中闪烁的超新星遗迹

《X射线与光学光下的M83银河》。图片来源：X-ray：NASA/CXC/SAO;光学：NASA/ESA/AURA/STScI，哈勃遗产团队，W. Blair（STScI/约翰霍普金斯大学）和R. O'Connell（弗吉尼亚大学）;图像处理：NASA/CXC/SAO/A. Jubett， L. Frattare 和 P. Edmonds

（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（李·莫洪）：超新星爆炸的余波通常是一团缓慢消散的热气体云。因此，当天文学家将NASA的钱德拉X射线天文台指向附近的梅西耶83星系（M83）时，他们并未预料到会发现超新星遗骸群体，也没有这些爆炸产生的碎片，显示出亮度的剧烈变化。新结果已在加利福尼亚帕萨迪纳举行的美国天文学会会议上发表，并发表在《天体物理学杂志》上。

位于距离地球约1500万光年的M83星系正在高速形成恒星。研究人员分析了2000年至2014年间14年的钱德拉星系数据。

利用这套庞大的数据，研究人员捕捉到了先前被确认为超新星遗迹的源在X射线亮度上的惊人变化。研究人员预计超过一个世纪的超新星遗迹在X射线中会逐渐褪色，但亮度不会发生剧烈变化。

团队发现，样本中与超新星遗迹相关的22个X射线源中，大约有一半在14年观测期间出现了X射线亮度的变化——这一结果完全出乎意料。

“我们知道各个X射线源可能差异很大，”美国天主教大学的安德里亚·普雷斯特维奇说，她是该研究的负责人。“但发现这么多超新星残骸竟然有这样的行为，真是个惊喜。这些物体中发生了异常。确定原因仍具挑战性，因为M83距离限制了我们能观察到的细节。”

22个变数超新星遗骸中的一个有一个简单的解释：近70年前首次观测到的超新星碎片SN 1957D撞击爆炸现场周围的物质，产生了观测到的X射线耀斑。但这无法解释样本的其他部分。没有证据表明所有22个遗迹均建于上个世纪。一定还有其他因素在推动这种变异。

最可能的解释是，团队发现了一批幸存恒星，他们在伴侣被超新星爆炸摧毁时幸存下来。在这种情况下，每个变星X射线源最初都是一对大质量恒星绕行。质量更大的恒星坍缩并爆炸成超新星，留下了一个黑洞或超致密的中子星。它的伴随者幸存下来。

这是一张合成的M51星系图像，结合了NASA钱德拉X射线天文台（紫色）的数据与一支天文摄影团队用地面望远镜拍摄的光学数据（红、绿、蓝）。M51中与超新星遗迹相关的X射线源数量出人意料地多，显示出与M83类似的显著亮度变化。图片来源：Chandra X光 数据来源：NASA/CXC/SAO;星盘/光学地面：C. 比约克、T. 班克、S. 多诺索、J. 詹蒂隆、A. 和 D. 格雷林、S. 古贝尔斯基、R. 霍尔、T. 霍伊伯格、J. 杰克斯、P. 肯特、兄弟 迈耶斯、W. 奥斯特林、N. 普伊格、T. 谢弗、F. 舍夫班克、M. 瓦西列夫

“这个星系可能包含一组超新星遗迹，其中一颗大质量恒星在超新星之后幸存下来，并与黑洞或中子星锁定轨道，”天体物理中心的合著者迈克尔·麦考洛说。哈佛与史密森学会（CfA）。“中子星或黑洞随后可以开始从大质量恒星表面吸取物质。”

这些落下的物质被强烈的引力加热，产生钱德拉探测到的X射线。这类系统被称为高质量X射线双星（HMXB），是宇宙中变化最大的X射线源之一。研究人员表示，这些变化可能是M83超新星残骸变化的原因。

天文学家几十年来就知道HMXB的存在，但M83中这类的区别在于它们与超新星遗迹的联系。此前，所有星系的观测中仅确认了少数与HMXB相关的超新星遗迹。仅在一个星系中就有超过20个强有力候选者，这是前所未有的。

作者发现，变异超新星遗迹位于银河系其他区域中大质量恒星密度更高的区域，增加了这些残骸与HMXB之间联系的可能性。

还有另一种可能的解释：黑洞或中子星可能不是从伴星吸入物质，而是重新捕获了最初爆炸时向外爆发的部分物质。

卫斯理大学的合著者罗伊·基尔加德说：“这可能是宇宙循环的例子，爆炸产生的碎片会落回超新星产生的物体上。”“而且很可能两种解释都存在——样本中不同的来源可能有不同的来源。”

这些结果并非M83独有。瓦萨学院和基尔加德的佐伊·霍伊兰对附近恒星形成星系M51的后续研究发现了与超新星遗迹相关的类似变异X射线源群体，暗示此类系统可能是经历剧烈恒星形成的星系特征。

M83的钱德拉数据始于2000年和2001年的单次观测，随后是2010年至2011年的10次观测，以及2014年的另一次观测。

Andrea H. Prestwich 等，《与星系外超新星残骸相关的变异X射线源》，《天体物理学杂志》（2026年）。DOI：10.3847/1538-4357/ae5d49