原文 | Evan Gough
翻譯 | Linvo
這是天文學的又一創舉。
近日，天文學家首次實時拍攝到一顆紅超巨星生命結束時的圖像。他們目睹了這顆恒星在最後爆炸成為超新星之前的垂死掙紮。觀察結果與之前關于紅巨星爆炸前行為的理論有出入。
一組天文學家通過夏威夷的兩個天文台：位于毛伊島哈雷阿卡拉的泛星(Pan-STARRS)天文台和位于夏威夷島莫納基亞的W. M. Keck天文台，觀察了這一戲劇性的變化。他們的觀測是“年輕超新星實驗(YSE)”瞬态觀測的一部分。他們在爆炸前的最後130天裡觀察了這顆名為SN 2020tlf的超新星爆炸。
介紹這一發現的論文标題是“最後時刻：發光的II型超新星2020tlf在品質損失增強之前的前體發射和表層膨脹”。這篇論文發表在《天體實體學雜志》上，主要作者是Wynn Jacobson-Galán，加州大學伯克利分校的NSF研究所學生研究員。
Jacobson-Galán在一份新聞稿中說：“這是我們在了解大品質恒星死亡前會做什麼方面的一個突破。”“在一顆紅超巨星中直接探測到超新星爆發前的活動，以前從來沒有在一顆普通的II型超新星中觀測到過。我們第一次看到了一顆紅超巨星爆炸!”
這一發現可以追溯到2020年的夏天。那時，這顆原恒星的光度急劇上升。Pan-STARRS探測到這一變亮現象，當秋天到來時，這顆恒星爆炸成了現在的SN 2020tlf。這顆超新星屬于II型超新星，在II型超新星中，一顆大品質恒星經曆了快速坍縮，然後爆炸。
研究小組使用Keck天文台的低分辨率成像光譜儀(LRIS)捕捉到這顆超新星的第一個光譜。LRIS的資料顯示，當恒星爆炸時，它周圍出現了環繞恒星的物質。這些物質很可能是泛星觀測系統在恒星爆炸前的夏天所看到的。
“Keck在提供大品質恒星轉變為超新星爆炸的直接證據方面發揮了重要作用，”資深作者Raffaella Margutti說，他是加州大學伯克利分校天文學副教授。“這就像看着一顆滴答作響的定時炸彈。我們從未在一顆垂死的紅巨星中确認過如此劇烈的活動，我們看到它産生如此明亮的發射，然後坍塌和燃燒，直到現在。”
資料顯示了超新星爆炸的情況。綠色是所有波長的電磁輻射的總和，紅色是黑體輻射的溫度，藍色是天體的半徑
爆炸後，研究小組轉向其他Keck儀器繼續觀測。來自深度成像和多目标光譜儀(DEIMOS)和近紅外梯隊光譜儀(NIRES)的資料顯示，這顆前恒星的品質是太陽的10倍。這顆恒星位于大約1.2億光年外的NGC 5731星系中。
該團隊的觀察結果對II型超新星及其前恒星有了一些新的認識。在這些觀測之前，沒有人看到過紅超巨星在爆炸前呈現出這樣的亮度峰值和如此強大的噴發。通常認為他們在最後的日子裡應該相對比較平靜。
紅超巨星在核心坍縮之前噴射出物質。但這種物質噴射的時間尺度比SN 2020tlf要長得多。這顆超新星在坍縮前的130天裡會發射環恒星物質(CSM)，這讓它有點令人困惑。這顆恒星爆炸前的明亮閃光在某種程度上與噴射出的環恒星物質有關，但研究團隊并不确定它們是如何互相作用的。
藝術家對II型超新星爆炸的印象，一個巨大的超巨星的毀滅。
恒星内部導緻坍縮的顯著變異性令人費解。這顆恒星在爆炸前強烈的光爆表明，在它的内部結構中發生了未知的事情。無論這些變化是什麼，它們都會在恒星坍縮和爆炸之前導緻巨大的氣體噴射。
在他們的論文中，作者讨論了可能導緻氣體噴射的原因。一種可能是波驅動的品質損失，這發生在恒星演化的晚期階段。他們寫道：“在SN能夠将能量注入到外層恒星層之前的最後幾年裡，氧或氖的燃燒激發了引力波，導緻了表層膨脹和爆發的品質損失。”但目前的波驅動模型與前恒星的氣體噴射并不相符。它們與前恒星最後130天的半徑一緻，但與亮度爆發不一緻。
在論文的結束語中，作者做了簡要的總結：“鑒于從星雲光譜中得出的前恒星品質範圍，品質損失和前恒星輻射的增強，很可能是恒星内部深層不穩定的結果，最有可能與最後的核燃燒階段有關。無論是在氖/氧燃燒階段産生的引力波，還是在前恒星最後130天的矽閃光中産生的能量沉積，都可能噴射出恒星物質，然後在爆炸前通量和早期SN光譜中能被檢測到。”
如果有一顆超新星有這樣的行為，那肯定還有更多的。該團隊的發現意味着，像“年輕超新星實驗”這樣的短暫調查，現在有辦法在未來找到更多的超新星。如果調查發現更多的恒星噴出類似這樣的物質，那麼他們就知道要密切關注它，看看它是否會坍塌和爆炸。
“我對這一發現所解開的所有新的‘未知’感到非常興奮，”Jacobson-Galán說。“探測更多像SN 2020tlf這樣的事件将極大地影響我們如何定義恒星演化的最後幾個月，将觀測人員和理論人員聯系起來，尋求解決大品質恒星如何度過它們生命的最後時刻的謎題。”
原文：
https://www.universetoday.com/153993/astronomers-watch-a-star-die-and-then-explode-as-a-supernova/