不斷死而復生的恆星，它是怎麼做到的？
恆星並不恆久，它們都有著一定的壽命。但天文學家發現了一顆可不斷死而復生的恆星，它是怎麼做到的？
就像我們人類一樣，恆星也有一個出生，然後經歷一個生命周期，最終走進死亡。不過，恆星的壽命要長得多，從幾百萬年到幾萬億年不等。一顆恆星的死亡方式取決於它的質量：小質量的恆星可以輕輕把自己的外層物質拋出，形成行星狀星雲，自己會變為一顆白矮星；大質量的恆星可以在一場被稱為超新星的壯觀爆炸中走向毀滅，而核心處殘餘的物質會坍縮成中子星或黑洞。
對於一顆普通的恆星來說，超新星是一次性的事件，標誌著一顆恆星生命的終結——至少我們是這麼認為的。然而最近，天文學家卻發現了一顆經過多次超新星爆炸的恆星。為什麼會這樣？在嘗試回答這個問題之前，我們首先來了解一下超新星的基礎知識。
兩種常見的超新星
超新星有兩種常見的類型：Ia型和II型。Ia型超新星通常發生在由引力結合在一起的一對恆星中，天文學把這對恆星稱之為雙星系統。在這種情況下，其中一顆恆星是白矮星——一顆密度非常大且體積很小的恆星核心殘骸，它的伴星既可以是一顆巨型恆星，也可能是一顆更小的白矮星。當這顆白矮星開始吞噬其伴侶的物質時，它最終將達到太陽質量的1.4倍（這被稱為錢德拉塞卡極限），這會迫使白矮星進入一種不穩定的狀態，從而在一種被稱為Ia型超新星的奢華明亮的爆炸中死亡。
超新星並不僅僅出現在包含白矮星的雙星系統中，一些質量不少於8倍太陽質量的孤立恆星也會發生這種情況。恆星由核聚變產生能量，與太陽不同的是，大質量的恆星能夠合成原子量比氫和氦更重的元素。
當這些恆星到達生命的終點時，為恆星核心提供能量的氫首先被消耗掉，然後恆星開始以氦為燃料，並聚變出更重的元素。氦消耗完後，恆星隨後將消耗其他重元素，從碳、氧、氖、鎂，再到硅，直到鐵出現在核心中。然而，鐵的核聚變會吸收能量，這樣核心處就不能產生能量來支撐恆星，最終在自身質量下坍塌。這導致了恆星的內爆，外圍的物質會被反彈，從而變為一場劇烈的爆炸。這種爆炸被稱為II型超新星。
由於超新星爆炸釋放出的能量極大，也產生了比恆星所能產生的更高的溫度，如此高溫的環境適合許多重元素的合成。所以，超新星爆發的過程中會合成很多重元素，包括比鐵重的元素。事實上，宇宙中有半數左右的比鐵重的元素都是超新星爆髮帶來的。
超新星爆發會將恆星大部分物質拋散到周圍的太空，拋出的物質在向外膨脹的過程中會與星際介質（恆星間瀰漫的氣體和塵埃）相互作用而形成一種雲狀結構，這就是超新星遺迹。
如何區分超新星的類型
在肉眼看來，這兩種類型的超新星是無法分辨的，因為它們只不過是壯觀的爆炸，將氣體和塵埃分散到周圍的太空。然而，天文學家已經找到區分它們的辦法，一個辦法就是分析超新星的光譜。
光譜可以顯示了光在不同波長範圍內的強度。當一種元素存在於氣體和塵埃中時，它會吸收特定波長的能量，天文學家可以通過研究它在光譜中留下的痕迹來識別它。分析光譜時，區分這兩種超新星的過程，實際上只是一個簡單的問題：是否存在氫吸收譜線？如果答案是肯定的，那麼就是II型超新星。如果答案是否定的，那麼就是Ia型超新星。
超新星爆發後，其亮度也會隨著時間的推移逐漸減弱。通過觀測亮度的變化，天文學家也能區分這兩種超新星。超新星爆發後，天文學家會利用天文望遠鏡記錄超新星的亮度在一段時間內是如何變化的。他們通常會以橫軸為時間，縱軸為亮度作圖，繪製出超新星亮度隨時間變化的曲線，簡稱為光曲線。光曲線的形狀，能幫助天文學家確定發生的超新星是什麼類型的。
如果你觀察Ia型超新星的光曲線，最明顯的特徵是亮度的急劇增加，達到50億倍我們太陽的光度，然後逐漸下降。而II型超新星的初始亮度也有類似的急劇增長，但爆炸後往往會有一段時間沒有亮度變化，隨後它會在大約100天里逐漸變暗。
一顆怪異的超新星
2013年2月，美國加州理工學院等多個研究機構開展了「中級帕洛馬瞬變工廠」（iPTF）天文學項目，內容是利用美國加州聖地亞哥帕洛瑪天文台來在夜空中搜尋超新星及其他光學瞬間變化的天文學現象。該項目在發現超新星方面非常成功，天文學家每晚都能發現大約10顆超新星。由於觀測到的數量太多了，這讓天文學家忙不過來了，他們不得不選擇放棄一些看似沒什麼意思的觀測對象。
在2014年9月，該項目發現了一顆最初沒有引起多大反應的超新星。它被命名為iPTF14hls，位於大熊星座上，距離地球大約有10億光年。根據其光譜和光曲線，它最初被歸類為II型超新星。由於當它被發現的時候，它的亮度正在逐漸衰弱，所以天文學家認為它只是一顆經過了它的峰值亮度的超新星，打算放棄研究它。然而在接下來的幾個月里，天文學家突然發現iPTF14hls又開始變亮了。這絕對是一件不尋常的事情，因為通常的超新星一旦暗下去之後，就再也不會變亮起來。
這顆名為iPTF14hls的「不死之星」迅速成為了超新星中的一朵奇葩。在接下來的600天里，天文學家發現，它的光曲線出現了驚人的5個峰值，也就是說這顆超新星變暗再變亮,至少反覆了5次。
當天文學家決定查看過去的觀測檔案時，事情變得更加驚人。記錄表明，在1954年的同一地點也發生過一次超新星爆發。多數天文學家認為，它極有可能是同一顆恆星產生的。這就意味著，這顆恆星經過60多年的不斷的超新星爆發，每次都奇蹟般地存活了下來。
一顆恆星要實現這麼多次的超新星爆發，它必須有足夠多的質量，因為每次都會拋出大量的氣體。天文學家估計，這顆恆星的質量至少是太陽質量的100倍。
那麼，這顆超新星究竟如何「起死回生」的呢？科學家感到很困惑。因為iPTF14hls打破了當前所有描述超新星行為的理論模型，天文學家想對這顆超新星給出一種全新的解釋，然而不幸的是，天文學家無法給出一個合理的解釋。
不是多次超新星爆發？
然而，仍有一些理論，看似可以很好地解釋這些難以捉摸的現象。美國加州大學聖克魯斯分校的天文學家斯坦·伍斯利就有一個不錯的理論。他認為，多個光曲線的峰值的出現，不是多次超新星爆發引起的，而是超新星爆發時拋出的物質撞上周圍多層的物質外殼引起的。爆炸前的那顆恆星，因為質量太大，其外層大氣的很多物質曾被產生的恆星風多次吹走，吹走後的恆星物質冷卻後，在周圍形成了圍繞這顆恆星的多層外殼。超新星爆發時，恆星物質以每秒數千千米的速度向四面八方飛散，形成衝擊波，並最終會撞向周圍那些移動緩慢的多層物質外殼。每一次碰撞會產生強烈的光，穿過10億光年的太空，最終被地球上的天文望遠鏡所捕獲。
然而，儘管伍斯利的理論解釋了iPTF14hls光曲線的形狀，但如果通過光譜來分析的話，這一理論是有問題的。乍一看，這顆恆星發出的光的光譜與II型超新星類似，即有明顯的氫吸收譜線。但與上面的理論相矛盾的是，沒有跡象表明有碰撞出現。通常來說，如果有物質擋住了衝擊波的去路，那麼在光譜中就應該留下相應的跡象。
在這顆不死的恆星的消息登上各大新聞頭條之後，許多天文學家也加入了破解該謎團的行列，但目前還沒重大的研究進展。但對於天文學家來說，繼續對iPTF14hls進行觀測是一件比解釋它更為重要的事情。
這顆超新星還在發光。隨著爆炸產生的物質不斷膨脹，人們更容易看清它的內部。同時，它現在也正在變暗，所以天文學家希望能夠在信號變得太弱之前，從爆炸的內部得到一些新的線索。所以，一場與時間賽跑的任務開始了。天文學家已經利用美國夏威夷的凱克天文台收集了新的光譜數據。他們還計劃使用哈勃太空望遠鏡，利用其難以置信的高解析度來收集數據。也許藉助更多的數據，天文學家會在不久的將來解開這顆恆星不死的秘密。
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