天文學家們瞥見了有史以來最強大的超新星，一顆位於數十億光年之外的星系中的恆星，其爆炸的威力如此巨大，以至於它短暫地閃耀著幾乎比我們的太陽亮 6000 億倍，比銀河系所有恆星加起來還要亮 20 倍。這次爆炸釋放的能量比太陽在 100 億年內釋放的能量還要多 10 倍。
如果超新星發生在我們自己的星系中，即使在白天，肉眼也很容易看到；如果它距離我們 10,000 光年，它在夜晚對我們來說會像新月一樣明亮。如果它只有天狼星那麼遠，即距離我們 8.6 光年的夜空中最亮的恆星，它就會像太陽一樣猛烈地在我們頭頂燃燒。如果它離我們像冥王星那麼近，它會使地球和太陽系中所有其他世界汽化。
它被稱為 ASASSN-15lh，是以發現它的全天自動超新星巡天（ASAS-SN）望遠鏡巡天專案命名的，這次爆發屬於一類罕見的“超亮超新星”，其亮度比通常的恆星爆炸亮數百倍。但是 ASASSN-15lh 的亮度是之前最亮記錄保持者的三倍左右，如此明亮以至於它接近了理論家認為這些強大的宇宙爆發所能達到的極限。這些發現發表在《科學》雜誌上。
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“ASASSN-15lh 是人類歷史上發現的最強大的超新星，”第一作者、北京大學科維理天文與天體物理研究所的天文學家董蘇波說。“它提供了一個巨大的謎題——它挑戰了我們之前關於超亮超新星的爆炸機制和動力源的所有理論。”
光譜競賽
這顆超新星是 2015 年 6 月由 ASAS-SN 在智利 Cerro Tololo 執行的雙 14 釐米望遠鏡發現的，它只是影像中的一個瞬時光點，並沒有立即被認為是特別的。只有在其他幾臺望遠鏡加入以提供對爆發衰退餘輝的額外觀測後，董和他的合作者才清楚地意識到他們看到了破紀錄的東西。第一個線索來自智利杜邦 2.5 米望遠鏡在最初發現七天後提供的超新星光譜。“當我們看到光譜時，我們感到困惑，”董回憶道。“它看起來不像我們見過的任何超新星。”
董與智利 Universidad Diego Portales 的 Jose Prieto 和俄亥俄州立大學 ASAS-SN 的共同首席研究員 Kris Stanek 合作，意識到如果新光譜發生了顯著的紅移，即在宇宙膨脹過程中被拉伸，那麼這個奇怪的光譜可能與 2010 年觀測到的另一個超亮超新星的光譜相匹配。高紅移表明超新星發生得很遠，因此非常非常明亮。
確認這個猜測需要使用更大的望遠鏡來獲得更好的光譜。在多個天文臺因惡劣天氣和儀器問題延遲了一個多星期後，來自南非 10 米大型望遠鏡的關鍵光譜最終出現了，證實了董的猜測，並顯示爆發發生在約 38 億光年之外。董在北京凌晨 2 點收到了這個訊息；意識到他可能剛剛發現了有史以來最強大的超新星，他興奮得睡不著覺了。
難以置信的亮度
對光譜的更仔細檢查揭示了有關該事件的更多細節，其中一些細節指向了其極端亮度的可能解釋。ASASSN-15lh 不僅比其他超新星亮得多，而且也熱得多。與大多數超亮超新星傾向於發生在因強烈的恆星形成爆發而動盪的昏暗、較小的星系中不同，ASASSN-15lh 似乎位於一個甚至比銀河系更大更亮的星系中。最能說明問題的是，它似乎貧氫，這可能表明它的前身恆星在爆炸前不知何故脫落了其厚厚的氣體外殼。對於俄亥俄州立大學的 ASAS-SN 合作者託德·湯普森來說，這表明它強大的力量來自磁星，一顆巨星超密、快速旋轉、高度磁化的塌縮核心。
在這種情況下，恆星首先需要吹掉其外層的氣體，然後其核心坍縮形成磁星，並導致超新星爆發。如果新形成的磁星旋轉得足夠快，以至於每毫秒完成一次旋轉（大多數理論家認為這是勉強可能的），那麼當它減速時，它將透過磁化的風釋放出巨大的能量。如果風與恆星坍縮的爆炸力噴射出的覆蓋物質緊密耦合，它可能會足夠衝擊該物質，從而產生 ASASSN-15lh 的巨大光爆發。
“磁星模型的優點基本上是它有效，”湯普森說。“缺點是自旋週期和耦合效率必須達到最大值，並且磁場必須非常高，但不能超出觀測範圍。也就是說，它只是勉強有效。”湯普森說，這意味著如果磁星模型有效，那麼 ASASSN-15lh 不僅是有史以來最強大的超新星，它還代表了可以看到的能量最強的超新星。
尋找更多
如果 ASASSN-15lh 確實是宇宙所能製造的最明亮的超新星，湯普森說，它和其他超亮超新星可以作為校準信標，天文學家用以測量遙遠距離的宇宙標尺上的刻度線。關鍵是要尋找更多。“即使速率比正常的巨星超新星速率小 1000 倍，在可見宇宙中也應該每 10 分鐘左右發生一次，”湯普森說。“我們應該找到它們。”
儘管磁星模型可能令人信服，但董懷疑其嚴格的限制表明需要替代解釋。他說，ASASSN-15lh 可能只是由宇宙中最大的恆星死亡產生的超新星，這些是人們知之甚少的物體，其質量可能是太陽的數百倍。這樣的恆星可能非常罕見，以至於我們根本沒有見過一顆死亡。董說，如果 ASASSN-15lh 是這樣產生的，那麼天文學家應該能夠追蹤到其衰退的餘輝中的一個明顯的變化，這種變化是由 30 個太陽質量的放射性鎳的逐漸衰變引起的。
該團隊已經獲得了哈勃太空望遠鏡的觀測時間，以繼續檢查這次爆發。對究竟是什麼原因造成爆發的更好理解可能很快就會出現——或者，董警告說，解決這個謎團可能需要數十年甚至數百年。
與此同時，ASAS-SN 團隊希望這項發現將有助於推動該專案進入下一個階段：增加另一個小型望遠鏡，以有效地將其對整個可見天空的覆蓋範圍擴大一倍，從而尋找更多的超新星。該專案目前每 2 或 3 晚掃描整個可見天空。“ASAS-SN 是一個非常廉價的專案，”斯坦內克說。“我們為這項前所未有的能力最多花費了約 100 萬美元。這是一個‘如果你建造了，它們就會來’的例子。我們以相對較少的錢建造了一臺獨特的發現機器。隨之而來的是發現，我們將繼續進行發現。”