一種神秘而特殊的天文現象，多年後人們終於發現可能是誰製造了它

SN 2017ein的前身恆星（想像圖）。NASA / ESA / J. Olmsted

在眾多天象中，超新星無疑是最迷人最壯觀的一種。超新星爆發通常發生在特定的恆星身上，這些恆星走到生命晚期後會發生爆炸，拋出它們的外殼。現在天文學家把大部分超新星按照光譜特徵分為兩大類（I型和II型），大部分超新星（包括它們的子類），都能夠與一種前身恆星相對應。

但是一直以來，天文學家都不能確定是哪一種恆星導致了Ic型超新星爆發。理論上，導致Ic型超新星爆發的恆星到了生命晚期，其外層的氫和氦會被剝離，並發生內核塌縮。最近兩個天文學科研小組宣稱，他們在哈勃太空望遠鏡提供的檔案數據中，發現了人們夢寐以求想要尋找的這類恆星。

Ia型超新星基本上是雙星互動的結果。這類雙星中的一顆是白矮星，且它和伴星之間的距離很近。白矮星會從其伴星身上攫取物質並積累在自己身上。經年累月之後，白矮星上積累的質量就會突破臨界值。這時的白矮星就會爆發。在此過程中，大量的質能會被拋射出去。在我們看來，它就變成了一顆明亮的超新星。

但Ic型超新星是I型超新星中的一個異類。它和Ib型一樣，是大質量恆星內核塌縮導致的。大質量恆星內核塌縮產生的超新星中，有大約20%是Ic型。產生Ic型的前身恆星是一些質量極大的恆星。它們的質量至少在太陽的30倍以上。理論上，這類恆星臨終時，會失去其外層的氫和大部分氦，且能在失去這些物質後依然保持一定的亮度。但是一直以來，天文學家沒有能夠在觀測中發現實例。

可能是因為幸運，2017年，天文學家在距離地球約6500萬光年的旋渦星系NGC 3938內發現了一顆Ic型超新星（編號為SN 2017ein）。隨後，兩個不同的科研小組，各自在哈勃太空望遠鏡拍攝於2007年的檔案照片中，定位到了一顆可能是這顆超新星前身的恆星。

NGC 3938的哈勃影像，超新星2017ein位於其一條旋臂上。NASA / ESA / S. Van Dyk / W. Li

兩個科研小組的研究結果一致顯示，SN 2017ein的前身恆星，可能是一顆位於NGC 3938旋臂內的藍超巨星。

發現這顆藍超巨星有一點運氣的成分在裡面。因為與其他之前發現的Ic型超新星相比，SN 2017ein離我們較近，且亮度是一般Ic型超新星的5至10倍。這讓天文學家尋找它的前身恆星變得相對容易。

但與此同時，這兩個科研小組也都認為，SN 2017ein爆發的原因，也存在兩種可能。一種是，它曾是一顆極其熾熱的明亮單星。如此是這樣，那麼它的質量大約是太陽的45倍至55倍。這種特性會導致其所含氫氦快速耗盡，並引發引力塌縮。

包含兩顆大質量藍星的雙星系統（想像圖）。NASA

第二種可能是，它其實是一對相距很近的雙星。這對雙星中的一顆質量大約是太陽的60倍至80倍，另一顆質量大約是太陽的48倍。在這種情況下，質量較大的恆星在爆發成超新星前，會被其伴星剝掉氫和氦層。

重點在於這第二種可能。因為根據流行的理論模型，是不可能出現這種情形的。天文學家一般認為，只有由較低質量恆星構成的雙星，才有可能發生這種類似於Ia型超新星的爆發。這種較低質量雙星通常由一顆低質量恆星內核，和一顆已經離開主序且已膨脹成為紅巨星的伴星組成。

這顆超新星前身恆星的發現，解了天文學家心中的一些疑惑。曾幾何時，他們雖然知道Ic型超新星的光譜中缺乏氫和氦的特徵，但一直不知道為什麼會這樣。有人認為是強烈的帶電粒子風剝掉了這些物質，但沒有證據能夠證明這一點。

也有人認為，相距很近的雙星在爆發前，會拋掉它的整個外殼。但在這個案例中我們可以發現，這顆恆星在拋掉外殼後，依然擁有足夠大的質量，使之爆發成為Ic型超新星。

正在從伴星身上攫取物質的白矮星（想像圖）。ESO / Kornmesser

研究人員認為，Ic型超新星的這兩種可能的產生方式，都會對我們當前對恆星演化和恆星形成機制的認識產生衝擊。包括恆星誕生時的質量分布特點，以及多少恆星能夠誕生在相互影響的雙星系統中。這些問題是所有天文學家都想搞清楚的，而不僅僅是研究超新星的天文學家感興趣。

科研小組表示，他們將在超新星兩年內暗淡下去之後，對其前身恆星的身份作出最終確認。屆時，他們希望能夠有新的大型太空望遠鏡，來查明這顆恆星是否仍然明亮，並希望能夠對其亮度和質量作出更加精確的測定。

這一發現填補了人們對恆星生命晚期行為認識中的空缺，還為天文學家提供了一個機遇，來更加深入地認識宇宙中恆星的形成和演化機制。相關研究成果，發表在7月的《天體物理學期刊》和10月的《英國皇家天文學會月刊》上。

[參閱] //iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aac32c/meta https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/480/2/2072/5061638?redirectedFrom=fulltext

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