1000年前一颗超新星曾照亮夜空星踪何处寻

这张合成图显示了超新星SN 1181的残骸，这是两颗恒星大碰撞的结果。球形星云的中心有一颗炙热的白矮星，或称“僵尸星”（zombie star），可能是合并后遗留下来的。（NASA/ESA/USAF/NSF）

1181年，中国古人曾经观测到一颗垂死的恒星在夜空挣扎了六个月，但最终结局如何?几个世纪以来，它一直困惑着天文学家。

840年过去了，天文学家终于寻获它的星踪。这颗名为SN 1181的超新星位于仙后座（Cassiopeia）附近，看起来像土星一样明亮，中国和日本的历史编年史将其记录为“客星”（guest star）。

据CNN报道，这要归功于英国曼彻斯特大学天体物理学教授阿尔伯特‧齐尔斯特拉（Albert Zijlstra），他最先指出仙后座的一个星云与SN 1181之间的关联。之前，齐尔斯特拉并没有参与这项新研究。他回忆说，那是2021年，疫情正严重的时候。

“在疫情（新冠病毒）最严重的时候，我在家里度过了一个宁静的午后。”齐尔斯特拉说，他使用中国古代的天文记录将超新星与星云进行了对比。而这个星云的发现则要归功于业余天文学家达纳‧帕奇克（Dana Patchick）。

2013年，帕奇克在搜索美国宇航局（NASA）广域红外巡天探测器（WISE）的档案时，首次发现了这个星云。

齐尔斯特拉表示，SN 1181的发现现在已经获得了广泛认可——许多专家都对此进行了研究，并且一致认为这个结论相当可靠。“这就是那颗超新星的残骸。”

罕见Iax型超新星

这个星云距离地球大约7,000光年，在它的中心有一个快速自转的地球大小的白矮星——这是一种密度极高、已耗尽核能燃料的死亡恒星。这在超新星残骸中相当罕见，因为通常超新星爆炸会将白矮星彻底摧毁。

齐尔斯特拉和他的合作者于2021年9月撰写了一份关于这一发现的研究报告。报告指出，SN 1181很可能属于一种罕见的Iax型超新星。在这种情况下，热核爆发可能是由两颗白矮星猛烈碰撞的结果，但却未能完全引爆，反而留下了一颗“僵尸星”（zombie star）。

两颗白矮星这种大规模碰撞或许可以解释SN 1181僵尸恒星的另一个奇特之处。它不含氢或氦，齐尔斯特拉说，这在太空中极为罕见。

“宇宙中约90%由氢组成，其余几乎全是氦。其它的东西都非常罕见。”他说，“我们的太阳（位于太阳系中心的恒星）主要就是由这些元素组成。因此，很明显，（僵尸星）经历了某些极端的变故。”

这项研究的第一作者Takatoshi Ko说，“据我们所知，这是银河系中唯一的一颗（Iax型超新星）。”Ko是东京大学天文学博士生。

此外，研究还揭示了一个难以解释的现象：过去研究曾侦测到的高速恒星风，竟在近20年内才开始从这颗“僵尸星”表面吹拂开来。

通常情况下，这种被天文学家称为恒星风的快速粒子流应该是从白矮星表面吹散开来，它是超新星爆炸后恒星快速旋转的副产品。

“我们的理论是，由于SN 1181是一种Iax型超新星，其爆炸并未彻底完成。因此，爆炸喷射出的物质并没有完全逃逸，而是留在了中心白矮星的重力范围内。”Ko表示，“这些物质最终可能因白矮星的重力作用而聚集到其表面，导致恒星再次活跃。”

然而，齐尔斯特拉指出，这一理论与观测结果形成了鲜明对比。观测结果表明，在过去的一个世纪里，这颗恒星的亮度已经变暗。

“目前尚不明确这与恒星风开始作用之间的关联。”他表示，“按理来说，我预计那颗星应该是变得更亮，而非变暗。”

Ko和他的同事意识到了这个问题。他们说，他们相信恒星风和恒星变暗之间存在某种关系，目前正在进行相关的研究。

研究人员准备利用两台他们未曾使用过的仪器对SN 1181进行进一步观测：位于新墨西哥州的超大阵列（Very Large Array）电波望远镜和位于夏威夷的斯巴鲁望远镜（Subaru Telescope）。

专家指出，揭开这场超新星事件背后的秘密，将有助于天文学家更深入地了解恒星的生命周期及其对行星形成的影响。

路易斯安那州立大学天体物理学和天文学名誉教授布拉德利‧舍费尔（Bradley Schaefer）说，从历史上看，古代对超新星的观测对现代天体物理学具有极其重要的意义。

他在电子邮件中向CNN表示，SN 1181是为数不多的从超新星到超新星残余物的可靠联系之一。对于天体物理学家来说，再也没有比这更好的研究Iax型超新星的机会了。