20年内5次超新星爆发！这个星系厉害了

　　原作：MATT WILLIAMS，翻译：马玥

　　原文链接：

　　https://www.universetoday.com/144303/this-galaxy-has-been-home-to-5-supernovae-in-the-last-20-years/

　　相比于安静逝去，有些恒星更喜欢用爆炸的形式来个华丽谢幕——这就是我们熟知的“超新星”。当恒星耗尽燃料、经历引力坍缩时，恒星的外层会被巨大的爆炸吹飞，从数十亿光年之外都能看到。NASA 自几十年前就开始对银河系之外的星系进行监测，并发现了大量的超新星现象。在过去的 20 年中，哈勃空间望远镜一直在监视 NGC5468——一个位于室女座、距我们约 1 亿 3000 万光年的中间旋涡星系。这 20 年间，NGC5468 共经历了 5 次超新星爆发。并且，由于这个星系和我们之间的相对位置是垂直的，天文学家得以细致入微地观察它和它的超新星们。

　　某些情况下，恒星会在消耗掉所有的氢和氦燃料后走向他们生命的尽头，并形成超新星。这类超新星被称为“II 型超新星”。根据质量的不同，恒星的遗骸会形成中子星或是黑洞。而在其他大多数情况下，恒星会成为超新星是因为它们吸走了其双星伴侣的物质，这就是“I型超新星”。此时，双星系统中的一方已经迈过超新星阶段，形成白矮星或黑洞；当其伴星按主序膨胀为红巨星时，白矮星或黑洞的引力就开始吸积红巨星表面的物质，并把红巨星逐渐拽成“盘子”形状。随着时间流逝，白矮星/黑洞从红巨星那里吸走的物质越来越多，直至无法承受，在核心引发一场逃逸核聚变，形成超新星。无论是哪种超新星，其爆发达到的亮度都可与整个星系的亮度相匹敌。

艺术家绘制的 II 型超新星印象图。图源：ESO

　　在过去 20 年对 NGC5468 的监测中，上述两类超新星爆发都曾被观测到。这五次超新星爆发分别被编号为 SN1999cp、SN2002cr、SN2002ed、SN2005P, 以及 SN2018dfg。

　　对其他星系超新星爆发的观测指向了几个重要问题：银河系的恒星演变为超新星的频率是多少？什么因素会影响星系中恒星变为超新星的概率？可以说，至少在现有的观测水平下，银河系并没有经历太多的超新星爆发。事实上，人类上次目击超新星爆发已经是 400 多年前的事情了！

Ia 型超新星。白矮星从它的红巨星伴星那里不断吸积物质，直至达到钱德拉塞卡极限并发生爆炸。图源：NASA/CXC/M. Weiss

　　其中一个目击者就是著名的天文学家约翰·开普勒。1604 年 10 月 9 日，他在自己位于布拉格的天文台观测到了一个明亮的天体，之后就不知疲倦地对其进行跟踪观测，直到它两年后消失为止。他的观察记录载于 1606 年出版的《蛇夫座足部的新星》（De Stella nova in pede Serpentarii）中。

　　之后，这颗超新星被命名为“开普勒超新星”，并成为了伽利略日心说模型的有力论据。同时，它也是银河系中目前为止最后一颗可被肉眼观测到的超新星。在它之后，和我们距离最近的超新星就是 1987 年观测到的 SN1987A 了。

　　SN1987A 是一颗 II 型超新星，位于距地球约 20 万光年的矮星系——大麦哲伦云。这里有个问题需要澄清一下，因为上述介绍可能会给人“留下银河系的超新星一定比其他遥远星系的容易观测”的印象。但这是错的。

　　这和天文学家难以测定银河系的实际大小和密度是一个道理。简单点说，我们是“当局者迷”——我们自己就在银河系里面呢！由于地球自身就位于银河系恒星盘中，观测银河系恒星盘其他众多恒星实际上是十分困难的。

NASA 钱德拉X射线天文台观测到的开普勒超新星残骸。图源：NASA/CXC/NCSU/M.Burkey

　　那些亮度更高、距太阳系更近的恒星，会遮蔽那些较为黯淡且距离较远的恒星。同时，银河系中心的膨胀结构使得我们无法观测到银河系另一端的情况。因此，对银河系进行精确的测定和观察就更加困难了。

　　幸运的是，2006 年，一支由马克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）领导的、专攻天体物理学的国际研究团队利用欧洲空间局 Integral satellite 的数据，测算了超新星爆发的频率。基于分析，他们断定银河系平均每 50 年会发生一次大质量恒星爆发。

　　换句话说，NGC 5468 用 20 年就办到了银河系 250 年才能办到的事情（也就是银河系的 12.5 倍）。这让人不免相形见绌。好在，科学家已经大概知道银河系的下一次超新星爆发会发生在哪里了——距地球约 8000 光年的一个三合星系统。

　　这个三合星系统的官方名称是 2XMM J160050.7-514245，别名则是“阿匹卜”（Apep，古埃及蛇神）。“阿匹卜”是个快速旋转的沃尔夫-拉叶星（包括一颗主星和两颗伴星，被大团风车状尘埃包围），一旦开始引力坍缩，就可能会产生持续时间较长的伽马射线暴。

　　在未来的数十万年内，“阿匹卜”将演化为超新星，那将会是纪念性的事件。不只是因为他将成为银河系第一个可观测的伽马射线暴，更因为它的持续时间很长，足以让天文学家对其进行研究。希望人类或者别的什么物种到时候能为此庆贺吧。

　　一如既往，对其他星系的观测能够帮助我们加深对银河系的了解——在我们能踏出银河系、从外部观测它之前。