由于開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的K2超新星宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)（K2超新星宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)），另一個(gè)星系的一顆爆炸恒星以前所未有的精確度被記錄下來，這是上個(gè)月末耗盡燃料之前望遠(yuǎn)鏡的最后任務(wù)之一。

開普勒對(duì)被稱為SN2018oh的超新星的觀測顯示了一種意想不到的亮度快速上升，這可能是理解Ia型超新星祖先的重要線索，宇宙學(xué)家用它來研究宇宙的膨脹和暗能量。

由加州大學(xué)圣克魯斯分校天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)對(duì)SN2018oh進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了爆炸后的第一周。他們的論文被接受在天體物理學(xué)雜志上發(fā)表，并可在網(wǎng)上查閱，是分析SN2018oh的一系列論文之一。

“這是一個(gè)令人難以置信的令人興奮的發(fā)現(xiàn)，”負(fù)責(zé)這項(xiàng)分析的加州大學(xué)圣克魯斯分校博士后研究員格奧爾基奧斯·迪米特里迪斯（Georgios Dimitriadis）說?！爱?dāng)我下載數(shù)據(jù)并開始詳細(xì)查看數(shù)據(jù)時(shí)，我的下巴掉了下來。

“觀測非常精細(xì)，因?yàn)槲覀兠?0分鐘就有一張開普勒的圖像，從爆炸前一直到爆炸前的峰值亮度。這在科學(xué)上是有趣的，因?yàn)榱炼鹊脑黾悠x了預(yù)期的行為，“加州大學(xué)圣克魯斯分校天文學(xué)和天體物理學(xué)助理教授Ryan Foley說。

這顆超新星還受到地面設(shè)施的廣泛監(jiān)測，這些設(shè)施提供了重要的輔助觀測，包括夏威夷海拉卡拉天文臺(tái)的全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STA RRS1），以及智利塞羅托洛美洲天文臺(tái)的暗能量照相機(jī)（DECAM）。

超新星的光曲線顯示了它的亮度隨時(shí)間的變化。一顆典型的超新星在將近三周的時(shí)間里穩(wěn)定地變亮，然后逐漸消失。然而，SN2018oh在爆炸后很快就變亮了，然后才進(jìn)入正常的進(jìn)展。由于快速發(fā)光，SN2018oh在爆炸后幾天比典型超新星亮約3倍。

“光線曲線的這種早期碰撞需要一個(gè)額外的光源，問題是這是從哪里來的，”Foley說。

迪米特里迪斯說，小組調(diào)查了三種可能的解釋。

“我們知道一個(gè)I型超新星是由一個(gè)白矮星爆炸產(chǎn)生的，它從一個(gè)伴星中獲得了額外的質(zhì)量，”他解釋道。“但我們不知道什么樣的明星會(huì)捐贈(zèng)這種額外的質(zhì)量。

一種可能性是白矮星從像我們太陽這樣的恒星中吸收物質(zhì)。當(dāng)來自爆炸的白矮星的沖擊波進(jìn)入伴星時(shí)，這種情況可能會(huì)產(chǎn)生額外的光（光曲線上的凸起）。當(dāng)超新星在伴星周圍流動(dòng)時(shí)，它在恒星上創(chuàng)造了一個(gè)極熱物質(zhì)的區(qū)域，除了超新星發(fā)出的光之外，它還會(huì)發(fā)出光。

福利說：“在這種情況下，我們預(yù)計(jì)對(duì)過量光的觀測將非常依賴于觀察角度，這可能解釋為什么在所有超新星觀測中都沒有看到它。

這種情況的另一個(gè)預(yù)測是，由于高沖擊溫度，多余的光將是藍(lán)色的。研究人員從地面觀測中獲得了SN2018oh的關(guān)鍵顏色信息。迪米特里迪斯說：“我們?cè)谕窟^剩時(shí)觀察到了藍(lán)色，這是理解是什么導(dǎo)致了額外的光的關(guān)鍵線索。

超新星進(jìn)入其附近的伴星的場景應(yīng)該產(chǎn)生類似于從地面看到的藍(lán)光。然而，研究人員并不排除其他可能的解釋。超新星的光來自于重元素的放射性衰變，如鎳-56，它們往往位于恒星的中心。然而，如果鎳在爆炸期間在表面積累，其放射性衰變也可能在超新星早期產(chǎn)生多余的光。它甚至可能產(chǎn)生“雙重爆炸”，在這種爆炸中，表面的一個(gè)小爆炸觸發(fā)了第二次爆炸，消耗了整個(gè)恒星。

另一種可能性是，當(dāng)超新星產(chǎn)生的沖擊波加熱恒星表面上方的一個(gè)大的物質(zhì)外殼時(shí)，會(huì)發(fā)射出多余的光。根據(jù)Foley的說法，來自早期地面圖像的顏色信息對(duì)于區(qū)分這些不同的場景至關(guān)重要。

他說：“特別是藍(lán)色，它與超新星與伴星相互作用的情景是一致的，而且很難用表面的鎳或環(huán)繞恒星物質(zhì)的加熱來解釋。

這一點(diǎn)意義重大，因?yàn)樗欣谔祗w物理學(xué)家?guī)资陙硪恢睜幷摰腎a型超新星的兩種通用模型之一。在“單退化”模型中，白矮星從一個(gè)正常的伴星中吸收物質(zhì)，直到它達(dá)到一定的極限并爆炸。在“雙退化”模型中，多余的質(zhì)量是由兩個(gè)白矮星合并而來的。

“與伴星的相互作用是單退化模型的預(yù)測，而其他兩種多余光的場景可以與任何一種模型相匹配，”Foley說?！斑@顆超新星與單退化模型是一致的，但還有其他超新星存在強(qiáng)烈的證據(jù)反對(duì)一顆正常的伴星，因此它仍然是一個(gè)懸而未決的問題。

迪米特里迪斯補(bǔ)充說，他的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)觀察這顆超新星，尋找更多關(guān)于它是如何爆炸的線索。他說，“這是一個(gè)重要的問題，我們將繼續(xù)努力解決這個(gè)問題。

SN2018oh位于一個(gè)叫做UGC4780的螺旋星系中，其距離超過1.7億光年。這一星系被美國宇航局開普勒太空望遠(yuǎn)鏡作為K2超新星宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)的一部分列為監(jiān)測目標(biāo)。這顆超新星是2018年2月由超新星全天自動(dòng)勘測（ASAS-SN）發(fā)現(xiàn)的。早期圖像由Pan-STA RRS1望遠(yuǎn)鏡和帶有DECAM的CTIO Mayall望遠(yuǎn)鏡獲得。

迪米特里迪斯說：“這項(xiàng)研究是一項(xiàng)大規(guī)模的合作努力，有來自多個(gè)專業(yè)的150名科學(xué)家參與?！昂芏喙诙?xì)w功于開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作人員，他們?cè)贙2任務(wù)中給了它額外的生命。開普勒并不是為了觀測超新星而設(shè)計(jì)的，我們有系外行星科學(xué)家的重要貢獻(xiàn)，因?yàn)樗麄儗?duì)儀器最了解。”

這篇論文的合著者包括來自50多個(gè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，包括加州大學(xué)圣克魯斯分校、太空科學(xué)望遠(yuǎn)鏡研究所和加州大學(xué)伯克利分校。這項(xiàng)工作得到了美國宇航局、戈登和貝蒂·摩爾基金會(huì)、帕卡德基金會(huì)、國家科學(xué)基金會(huì)和海辛西蒙斯基金會(huì)的部分支持。