一位业余天文学家发现了一颗十年一遇的超新星，科学家们希望它能揭示垂死的巨大恒星如何诞生中子星和黑洞等奇异天体。
5月19日，经验丰富的超新星发现者板垣公一在一个名为M101的螺旋星系中发现了一些奇怪的东西：一个明亮的新光点。据美国国家航空航天局（NASA）称，这个新超新星，现在正式命名为SN 2023ixf，距离地球约2100万光年，是过去五年中最接近地球的此类爆炸，也是过去十年中第二接近地球的。
“我花了大约五分钟来确认它是一颗超新星，”板垣说，自2000年开始这项爱好以来，他已经发现了172颗超新星。“这次发现是在恶劣的天气和多云的情况下进行的。我们很幸运。”
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科学家们对这一发现感到非常兴奋。许多人最近几天一直在调集所有可用的望远镜来见证这场天体烟火，并陶醉于涌入的观测数据。“老实说，我太兴奋了，睡不着觉，”哈佛-史密森天体物理中心的天文学家伊薇特·森德斯说，她已经帮助安排了多个使用射电天文台对超新星进行的研究。“现在数据收集是最重要的事情。”
兴奋源于超新星的实际情况——以及它注定要变成什么。这次事件是一颗II型超新星，当一颗巨大的恒星——至少是太阳质量的八倍——耗尽燃料时就会发生。这颗恒星再也无法承受自身重力的力量，坍缩成一个超致密的残骸，例如黑洞或中子星，并在坍缩时将碎片和辐射喷射到太空。
虽然科学家们知道这个过程的基本原理，但他们永远不会拒绝更多的超新星数据。“理解这些大质量恒星的死亡已经消耗了天文学家们50、60年的时间，因为这是制造中子星和黑洞的门户，”加州理工学院的天文学家、兹威基瞬变设施的首席研究员什里尼瓦斯·库尔卡尼说，该设施在其他短暂的天文现象中寻找超新星。
由于SN 2023ixf的近距离位置和早期探测（发生在超新星达到峰值亮度并开始衰退之前），它将成为天文学家超新星名册上的一个关键补充。“就上升、衰退以及超新星本身的所有不同阶段而言，它可能会成为研究最详细的超新星，”森德斯说。
此外，由于M101——更广为人知的名字是风车星系——是天空中一个特别珍贵的深空天体，在业余天文学家经常光顾的天区，因此科学家们很有可能在预先存在的数据中追踪到这颗现在已经爆炸的恒星。“这将真正有助于理解恒星死亡前的故事模型，”森德斯说。
由于超新星的近距离位置，天文学家也可能能够收集到足够的光，以获得彩虹般的光谱——基于波长的电磁辐射分解。由于每种物质都会吸收或发射其自身特征的光波长，因此来自这颗超新星的光谱将使研究人员能够确定它向周围区域喷射出了什么物质以及喷射了多少。“我们将能够观察超新星喷射出的物质中存在的元素，这真的很酷，”芝加哥大学的天体物理学家桑贾纳·柯蒂斯说。
天文学家对这一发现特别兴奋的第三个原因是宇宙巧合：这是近年来在M101星系中发生的第二次重大超新星爆发。2011年，科学家们观测到了一颗Ia型超新星，当一颗被称为白矮星的恒星尸体从一颗伴星那里窃取了太多物质，以至于这个小偷变得不稳定并爆炸时，就会发生Ia型超新星爆发。
“超新星主要分为I型和II型两大类，现在我们从这个星系中各获得了一个——这让我感到非常惊喜，”库尔卡尼说。
然而，没有什么是完美的：新的超新星并不完全是科学家们梦寐以求的一切。有一天，他们希望捕捉到由大质量恒星爆炸产生的中微子——幽灵般的不带电粒子——和引力波——时空结构中的涟漪。但他们需要比板垣上周更好的运气：SN 2023ixf仍然太遥远，现有的中微子和引力波探测器无法探测到。
M101在天空中出现在大熊座的北斗七星的末端附近，位于大熊座。现在用普通后院望远镜就可以看到这颗超新星，预计它将在未来几个月内保持明亮。
“特别是如果人们在发现的当晚进行了观测，那实际上可能是非常有用的科学数据，甚至有可能最终出现在论文中，”森德斯说，并指出观测者可以将最近几晚的数据提交给美国变星观测者协会。
“这是对一个非常壮观和戏剧性事件的罕见一瞥，这个事件发生在——用天文术语来说——附近，我认为人们不应该错过它，因为它可能十年内不会再次发生，”柯蒂斯说。“所以如果你有望远镜，你现在就应该把它指向M101。”