公元1181年见证的"僵尸星"在太空中复活的神奇故事

名为 Pa 30 的超新星残余物的艺术家概念图--1181 年从地球上目睹的超新星爆炸的残余物。 在喷出物质的尘埃外壳外，有不寻常的硫丝伸出。 在残余物的中心可以看到爆炸的原始恒星的残骸，现在它是一颗炙热的膨胀恒星，可能会冷却成为一颗白矮星。 夏威夷 W.M. 凯克天文台的凯克宇宙网成像仪（Keck Cosmic Web Imager，KCWI）绘制出了这些奇特细丝的三维地图，并显示它们正以每秒约 1000 公里的速度向外飞行。 图片来源：W.M. 凯克天文台/Adam Makarenko

1181 年，仙后座附近出现了一颗新星，闪耀了六个月后从人们的视线中消失。 近千年前，中国和日本的天文学家将这颗恒星记录为"客星"，此后，这一事件一直令科学家们着迷和困惑。 它现在被称为超新星 SN 1181，是历史上记录的为数不多的望远镜前超新星之一。

几个世纪以来，它一直被认为是一个"孤儿"，这意味着今天可见的天体都无法追溯到它。 然而，在2021年，科学家们将SN 1181的残余物与一个名为Pa 30的星云联系起来，Pa 30最初是由业余天文学家Dana Patchick在2013年利用WISE望远镜的数据发现的，是公民科学项目的一部分。

然而Pa 30 并不是一颗普通的超新星残骸。 天文学家在它的中心发现了一颗"僵尸星"--一种罕见的原始爆炸残余物。 SN 1181被认为是由一颗被称为白矮星的致密星球的热核爆炸引发的。 通常情况下，白矮星会在这种爆炸中完全湮灭，但这一次，恒星的一部分幸存了下来，形成了一颗"僵尸恒星"。

这种部分爆炸类型被称为 Iax 型超新星。 更令人好奇的是，奇怪的细丝从这颗"僵尸星"中延伸出来，就像蒲公英的花瓣。 现在，ISTA 助理教授伊拉利亚-卡亚佐（Ilaria Caiazzo）和主要作者蒂姆-坎宁安（Tim Cunningham），哈佛大学和史密森天体物理中心的美国国家航空航天局哈勃研究员，获得了这些神秘细丝前所未有的特写视图。

坎宁安和卡亚佐周围的研究小组能够详细研究这颗奇特的超新星残骸，要归功于加州理工学院的凯克宇宙网成像仪（KCWI）。 KCWI 是一台摄谱仪，位于夏威夷 W. M. 凯克天文台 4000 米高空，靠近夏威夷最高峰 Mauna Kea 火山的山顶。

正如其名称所示，KCWI 的设计目的是探测宇宙中一些最暗最微弱的光源，这些光源被统称为"宇宙网"。 此外，KCWI 的灵敏度极高，设计巧妙，可以捕捉到图像中每个像素的光谱信息。 它还能测量恒星爆炸中物质的运动，制作出类似超新星的 3D 电影。 KCWI 是通过研究光在靠近或远离我们时是如何移动的，这一物理过程类似于我们熟悉的多普勒频移，当救护车驶过时，响亮的警笛声会改变音调。

这样，研究人员就能绘制出星云及其奇异细丝的详细三维地图，而不是只能看到超新星观测中常见的烟花表演的典型静态图像。 此外，他们还可以显示，这些细丝中的物质以每秒大约 1000 公里的速度弹道移动。坎宁安说："这意味着，自爆炸以来，喷射出的物质并没有减速或加速。因此，根据测得的速度，回溯时间使我们能够将爆炸时间精确到几乎是1181年。"

这位天体物理学家于2024年加入ISTA，目标是将ISTA打造成天体物理学界的重要焦点。 资料来源：ISTA

除了蒲公英形状的细丝及其弹道膨胀之外，超新星的整体形状也非常不寻常。 研究小组可以证明，喷出物--即从爆炸点喷出的细丝内的物质是异常不对称的。 这表明这种不对称源于最初的爆炸本身。 此外，这些细丝似乎有一个锋利的内缘，显示出僵尸恒星周围有一个内部"缺口"。

"我们首次对超新星残留物的速度和空间结构进行了详细的三维描述，让我们了解了很多关于我们的祖先在几个世纪前观测到的这一独特宇宙事件的信息。 但它也提出了新的问题，为天文学家下一步的工作提出了新的挑战。"

编译自/SciTechDaily