人類長久以來傾向仰望天空尋求解答。 關於超新星(恆星爆炸)相關記錄可以追溯到數千年前,縱使今日人們知曉這些事件是創造生命的基礎,但如何導致恆星爆炸的各種條件仍舊成謎。 在以色列魏茲曼科學研究院所屬研究人員們的努力下,進一步幫助我們能夠更加理解這些造就了我們以及現今一切的迷人現象面貌。憑藉著決心與運氣,他們收集到了千載難逢的超新星數據。而這個研究成果隨後發表在《自然》期刊上。
截至近日,超新星仍舊被視為在我們所處銀河系中極罕見現象,因其最多一個世紀才發生一次,距今最後一次可觀測到的爆炸事件是發生在數百年前。 伴隨著望遠鏡技術日漸進步但卻依舊無助於重現此現象發生時,對於我們先人所造成的驚人影響,因為他們得以目睹超新星以高達一億個太陽強度來照亮夜空的現象。 然而,隨著技術持續進步,我們得以透過識別遙遠星系中的超新星與獲取比以前更多的數據來彌補這個缺憾。 即便如此,同樣的問題仍然存在著。因為我們無法預測爆炸的發生,天文物理學家們通常必須扮演太空考古學家的角色,在事件發生後試圖從殘留跡象中收集拼湊資訊。
以色列魏茲曼科學研究院粒子物理和天體物理系 Avishay Gal-Yam 教授團隊所屬博士生 Erez Zimmerman 表示:「我們首次在從爆炸中恆星嵌入拱星物質發散出超新星光芒時進行密切追蹤觀測。這就是這顆特殊超新星與眾不同的原因。」簡單的來說,在超新星光芒從爆炸中恆星嵌入拱星物質發散出時進行密切追蹤觀測,就如同在謀殺事件進行中就抵達了犯罪現場。
參與此研究的研究員們表示他們非常幸運。因為 Gal-Yam 的研究團隊原本希望收集任意超新星與環境互動下的紫外光光譜數據,而申請了使用美國太空總署哈伯太空望遠鏡的研究時時段。 取而代之的是,他們得以即時目睹一顆紅色超巨星(數十年來最接近的超新星之一)在其鄰近梅西爾 101 星系中爆炸。
當然,即使在幸運女神眷顧下出現了契機,但研究人員們仍然需要付出大量的努力來收集相關數據。這顆超新星是在週五發現,此時是以色列週末(以色列的週末為週五與週六),同時也是總部位於美國巴爾的摩(Baltimore)負責哈伯太空望遠鏡運作的太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)週末開始前一日。在此同時使得此事件更加複雜的原因之一,這個時間點也是 Zimmerman 舉行婚禮的前兩天。研究團隊成員們奮力不懈地在週五徹夜努力下,成功地向美國太空總署提供了必要的測量結果。Gal-Yam 教授表示:「大多數的科學計畫不會規劃在半夜執行,但機會出現時我們不能放過。」
因事件發生的坐標使得這個機會具有雙重誘因。Gal-Yam 所帶領的研究團隊不僅成功地讓移動緩慢的哈伯望遠鏡得以調整到正確角度來記錄所需數據,也因爆炸位置相對接近,使其得以參考哈伯望遠鏡在宇宙中此區域的多次過往記錄。 憑藉美國太空總署過往紀錄數據,Gal-Yam 團隊與其他研究成員們成功得到這顆恆星最終死亡前的數據,此數據顯示出當時它還只是一顆處於生命最後階段的紅超巨星。藉由此超新星的生命最後階段與死亡的數據,研究人雲們得以描繪出最完整的超新星圖像。
幸運的是,他們的決心得到了回報。藉由分析美國太空總署的哈伯與斯威夫特以及全球各個太空望遠鏡所收到的紫外線與 X 射線數據,研究員們得以描繪出爆炸中恆星的兩個外層並且提出一個傑出假說。Gal-Yam團隊的博士生 Ido Irish 表示:「計算爆炸中發射出的拱星物質以及超新星事件前的物質密度與質量顯示出差異性,其中缺少的質量很可能最終處於爆炸後所形成的黑洞之中。而這樣的現象通常難以確定。」
Gal-Yam 教授表示:「恆星在晚年期的行為極其不穩定。」Zimmerman 則是表示:「當它們變得不穩定時,我們通常難以確認其中發生了哪些複雜事件,因為我們只能在事後採取蒐證分析,但在那個時間點,大部分的數據搜集都已經錯失良機,難以還原事件原貌。所幸的是,此研究所觀測到的恆星距離很近,且因收集到的數據良好,使其提供了絕佳機會,讓我們能夠更加了解導致恆星生命終結以及其所形成全新樣貌的機制。」
構成 Messier 101 前紅超巨星的物質曾發生過什麼事件? 我們可能永遠無法找出答案,但這個超新星的後續事件依舊持續進行著,在不斷紀錄新數據的情況下,我們將有機會更加了解我們是如何走到現在這個情況。