恐怖一幕，哈勃望远镜观测恒星爆炸解体全过程
在即将到来的万圣节前，天文学家看到了宇宙空间中的恐怖一幕：一颗恒星正在爆炸解体。
蝴蝶星系照片。图中放大部分是此次发现的超新星SN 2020fqv。Credits: NASA, ESA, Ryan Foley （UC Santa Cruz）; Image Processing: Joseph DePasquale （STScI）
美国航天局（NASA）的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）以及数个其它望远镜首次一起见证了这颗恒星灾难性死亡的全过程，为天文学家提供了前所未有的恒星衰亡过程信息。
“我们过去常常谈论超新星的观测，我们就像是犯罪现场调查员一样，我们会在事后出现并试图弄清楚那颗恒星发生了什么。”论文主要作者之一、美国加州大学圣克鲁斯分校（University of California at Santa Cruz）的瑞安·弗利（Ryan Foley）在一份声明中解释说，“这次不一样，因为我们真的知道发生了什么，而且我们实际上实时看到了（恒星的）死亡。”
这颗编号为SN 2020fqv的超新星在处女座方位，距离地球约6000万光年，位于蝴蝶星系中。它于2020年4月由位于加州圣地亚哥的帕洛玛天文台（Palomar Observatory）的Zwicky瞬变设施发现的。同时，凌日系外行星勘测卫星（TESS）也在同时观测这颗超新星。天文学家于是很快就用哈勃望远镜和一套地面望远镜去观测这颗超新星。
这些望远镜共同提供了恒星最早期毁灭阶段的首个整体观测。哈勃在爆炸后仅仅几个小时就探测到离恒星非常近的物质，称为星周物质。这种物质在恒星生命的最后一年被吹出来。这些观测使天文学家能够了解这颗恒星在死亡之前发生了什么。
“我们很少去检查这种非常接近的星周物质，因为它只在很短的时间内可见，而且我们通常至少在爆炸后几天才开始观察超新星。”论文主要作者之一、加州理工学院的研究生萨马彭·汀亚农（Samaporn Tinyanont）在上述声明中解释说，“对于这颗超新星，我们能够用哈勃进行超快速观测，对爆炸恒星旁边的区域进行前所未有的分析。”
研究团队研究了哈勃对这颗恒星追溯到1990年代的观测结果。TESS在爆炸前几天开始每30分钟提供一次恒星的图像，直到爆炸结束后数周。在天文学家首次探测到爆炸后仅几个小时，哈勃就再次被使用。通过哈勃观测到的星周物质，科学家们了解了过去十年恒星周围发生的事情。通过结合所有这些信息，该团队能够对这位明星的最后几年进行数十年的观察。
“现在我们有了关于这颗恒星在死亡前几年、死亡期间以及之后发生的事情的完整故事。”弗利说，“这真的是像这样的恒星在最后时刻以及它们如何爆炸的最详细的视图。”
汀亚农和弗利将SN 2020fqv称为“超新星的罗塞塔石碑”。古老的罗塞塔石碑用三种不同的文字刻有相同的文字，帮助专家学习阅读埃及像形文字。
在这颗超新星的数据分析中，科学团队使用了三种不同的方法来确定爆炸恒星的质量。其中包括将超新星的性质和演化与理论模型进行比较;使用1997年哈勃望远镜档案中的信息来排除更高质量的恒星;并使用观测直接测量超新星中的氧气含量，从而探测恒星的质量。结果都是一致的：爆炸的恒星质量大约是太阳质量的14到15倍。准确确定在超新星中爆炸的恒星质量对于了解大质量恒星如何生存和死亡至关重要。
“人们经常使用‘罗塞塔石碑’这个词。但这是我们第一次能够用这三种不同的方法来验证一颗超新星的质量，而且它们都是一致的。” 汀亚农说，“现在我们可以推进使用这些不同的方法并将它们结合起来。因为还有很多其它超新星，我们只能用一种方法获得其质量，但另一种方法则做不到。”
哈勃的数据，再加上来自太空和地面望远镜对这颗注定要灭亡的恒星的其它观测，可能会为天文学家提供一个预警系统，用于其它濒临爆炸的恒星。
在恒星爆炸之前的几年里，它们往往变得更加活跃。一些天文学家指出红超巨星参宿四，它最近喷出了大量物质，他们想知道这颗恒星是否会很快变成超新星。虽然弗利怀疑参宿四不一定会立即爆炸，但确实认为我们应该认真对待这种恒星爆发。
“这可能是一个警告。”弗利说，“所以，如果你看到一颗恒星开始摇晃，开始行动，那么也许我们应该更多关注并真正尝试在它爆炸之前了解那里发生了什么。随着我们发现越来越多的这类超新星，我们将能够更好的了解恒星生命的最后几年发生的事情。”
这项新观测的 论文 发表在10月26日的《皇家天文学会月刊》上。
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