一位業餘天文學家發現了一顆十年一遇的超新星，科學家們希望它能揭示垂死的巨大恆星如何誕生中子星和黑洞等奇異天體。
5月19日，經驗豐富的超新星發現者板垣公一在一個名為M101的螺旋星系中發現了一些奇怪的東西：一個明亮的新光點。據美國國家航空航天局（NASA）稱，這個新超新星，現在正式命名為SN 2023ixf，距離地球約2100萬光年，是過去五年中最接近地球的此類爆炸，也是過去十年中第二接近地球的。
“我花了大約五分鐘來確認它是一顆超新星，”板垣說，自2000年開始這項愛好以來，他已經發現了172顆超新星。“這次發現是在惡劣的天氣和多雲的情況下進行的。我們很幸運。”
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科學家們對這一發現感到非常興奮。許多人最近幾天一直在調集所有可用的望遠鏡來見證這場天體煙火，並陶醉於湧入的觀測資料。“老實說，我太興奮了，睡不著覺，”哈佛-史密森天體物理中心的天文學家伊薇特·森德斯說，她已經幫助安排了多個使用射電天文臺對超新星進行的研究。“現在資料收集是最重要的事情。”
興奮源於超新星的實際情況——以及它註定要變成什麼。這次事件是一顆II型超新星，當一顆巨大的恆星——至少是太陽質量的八倍——耗盡燃料時就會發生。這顆恆星再也無法承受自身重力的力量，坍縮成一個超緻密的殘骸，例如黑洞或中子星，並在坍縮時將碎片和輻射噴射到太空。
雖然科學家們知道這個過程的基本原理，但他們永遠不會拒絕更多的超新星資料。“理解這些大質量恆星的死亡已經消耗了天文學家們50、60年的時間，因為這是製造中子星和黑洞的門戶，”加州理工學院的天文學家、茲威基瞬變設施的首席研究員什里尼瓦斯·庫爾卡尼說，該設施在其他短暫的天文現象中尋找超新星。
由於SN 2023ixf的近距離位置和早期探測（發生在超新星達到峰值亮度並開始衰退之前），它將成為天文學家超新星名冊上的一個關鍵補充。“就上升、衰退以及超新星本身的所有不同階段而言，它可能會成為研究最詳細的超新星，”森德斯說。
此外，由於M101——更廣為人知的名字是風車星系——是天空中一個特別珍貴的深空天體，在業餘天文學家經常光顧的天區，因此科學家們很有可能在預先存在的資料中追蹤到這顆現在已經爆炸的恆星。“這將真正有助於理解恆星死亡前的故事模型，”森德斯說。
由於超新星的近距離位置，天文學家也可能能夠收集到足夠的光，以獲得彩虹般的光譜——基於波長的電磁輻射分解。由於每種物質都會吸收或發射其自身特徵的光波長，因此來自這顆超新星的光譜將使研究人員能夠確定它向周圍區域噴射出了什麼物質以及噴射了多少。“我們將能夠觀察超新星噴射出的物質中存在的元素，這真的很酷，”芝加哥大學的天體物理學家桑賈納·柯蒂斯說。
天文學家對這一發現特別興奮的第三個原因是宇宙巧合：這是近年來在M101星系中發生的第二次重大超新星爆發。2011年，科學家們觀測到了一顆Ia型超新星，當一顆被稱為白矮星的恆星屍體從一顆伴星那裡竊取了太多物質，以至於這個小偷變得不穩定並爆炸時，就會發生Ia型超新星爆發。
“超新星主要分為I型和II型兩大類，現在我們從這個星系中各獲得了一個——這讓我感到非常驚喜，”庫爾卡尼說。
然而，沒有什麼是完美的：新的超新星並不完全是科學家們夢寐以求的一切。有一天，他們希望捕捉到由大質量恆星爆炸產生的中微子——幽靈般的不帶電粒子——和引力波——時空結構中的漣漪。但他們需要比板垣上週更好的運氣：SN 2023ixf仍然太遙遠，現有的中微子和引力波探測器無法探測到。
M101在天空中出現在大熊座的北斗七星的末端附近，位於大熊座。現在用普通後院望遠鏡就可以看到這顆超新星，預計它將在未來幾個月內保持明亮。
“特別是如果人們在發現的當晚進行了觀測，那實際上可能是非常有用的科學資料，甚至有可能最終出現在論文中，”森德斯說，並指出觀測者可以將最近幾晚的資料提交給美國變星觀測者協會。
“這是對一個非常壯觀和戲劇性事件的罕見一瞥，這個事件發生在——用天文術語來說——附近，我認為人們不應該錯過它，因為它可能十年內不會再次發生，”柯蒂斯說。“所以如果你有望遠鏡，你現在就應該把它指向M101。”