一颗持续多年的超新星爆发的出现，挑战了科学家们目前对恒星形成和死亡的理解，目前正在进行工作以解释这种奇异现象。
质量是太阳八倍以上的恒星在其生命的尽头会发生被称为 超新星的壮观爆炸。这些是宇宙中最剧烈的现象之一。一颗垂死恒星的亮度可以在短时间内与整个星系匹敌。由超大质量恒星形成的超新星通常亮度迅速达到峰值，然后随着冲击波能量的丧失，在约 100 天的过程中逐渐消退。
相比之下，根据位于加利福尼亚州戈利塔的拉斯昆布瑞天文台（Las Cumbres Observatory）的声明，新分析的超新星 iPTF14hls 在两年多的时间里变得更暗和更亮，该天文台跟踪了该天体。 该发现的详细信息 于 11 月 8 日发表在《自然》杂志上。[开普勒行星探测望远镜首次拍摄到超新星冲击波图像]
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一个不起眼的发现
超新星 iPTF14hls 于 2014 年 9 月 22 日在圣地亚哥的一家合作望远镜首次探测到时，并不引人注目。加州大学圣巴巴拉分校的天文学家、主要作者伊尔·阿尔卡维（Iair Arcavi）告诉 Space.com，光谱是 II-P 型超新星（天文学家看到的最常见类型）的教科书式范例。他说，而且这颗超新星看起来已经在衰退了。
该天文台正处于一项为期 7.5 年的合作巡天调查的中期，因此阿尔卡维专注于更有希望的天体。但在 2015 年 2 月，冬天为阿尔卡维工作的学生郑春黄（Zheng Chuen Wong）注意到，该天体在过去五个月里变得更亮了。
阿尔卡维说：“他给我看了数据，他[问]：‘这正常吗？’我说：‘绝对不正常。这非常奇怪。超新星不会那样做。’”阿尔卡维说。
起初，阿尔卡维认为这可能是我们星系中的一颗本地恒星，因为它更近，所以看起来更亮，他说。许多恒星也以亮度变化而闻名。但光谱特征显示，该天体确实位于一个距地球约 5 亿光年的 小型不规则星系 中。
而且这个天体变得越来越奇怪。100 天后，这颗超新星看起来只有 30 天大。两年后，这颗超新星的光谱仍然像爆炸仅 60 天时那样。这颗超新星最近从地球的太阳背后出现，阿尔卡维说，大约三年后，它仍然很亮。但是，当亮度只有峰值亮度的百分之一时，该天体似乎终于在逐渐消失。
阿尔卡维说：“不过，需要明确的是，没有现有的模型或理论可以解释我们拥有的所有观测结果。”这颗超新星可能会逐渐消失；它可能会变得更亮，或者可能会突然消失。
阿尔卡维不确定的一个原因是，1954 年在同一位置也观测到一颗超新星。这意味着阿尔卡维一直在观测的事件，无论它是什么，实际上可能已经持续了 60 年。阿尔卡维说，这两个事件不相关的可能性为 1% 到 5%，但这将更加令人惊讶。天文学家从未观察到在数十年后在同一地点出现不相关的超新星。阿尔卡维说：“我们已经超越了模型的前沿。”
超越前沿
加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家斯坦福·伍斯利（Stanford Woosley）告诉 Space.com：“我不确定，我认为也没有其他人确定，到底发生了什么。”“然而，它确实发生了，因此它需要解释。”
伍斯利与这项研究无关，但他是在努力理解该事件的理论家之一。他说，有两种假设显示出解释它的希望。
第一个涉及著名的方程 E = mc2。阿尔伯特·爱因斯坦用这个公式证明了物质和能量是 根本上可以互换的。恒星通过将物质转化为能量来燃烧， 聚变较轻的元素 （如氢和氦）成较重的元素，这些元素在恒星核心中积累，并释放能量。伍斯利说，当质量超过太阳 80 倍的恒星达到 10 亿摄氏度（18 亿华氏度）的温度时，这种能量-物质等价性会产生电子及其反粒子对应物——正电子对。这个过程会夺走恒星的能量，因此天体会收缩。
但随着这种情况的发生，恒星核心的温度会升高。在 30 亿摄氏度（54 亿华氏度）时，氧气发生爆炸性聚变，喷射出大量物质并重置循环。伍斯利解释说，这个过程会重复进行，直到恒星达到稳定的质量。当喷射出的物质壳层的前沿撞击先前壳层的后缘时，它会以光的形式释放能量。
恒星继续聚变氧气和质量更大的元素，直到铁为止，此时反应无法释放足够的能量来阻止恒星自身坍缩。最终，像 iPTF14hls 这样的恒星将会 坍缩成黑洞，而不会再次爆炸，伍斯利说。
这种称为脉动对不稳定性 (PPI) 超新星的现象可以解释 iPTF14hls 的持续光度以及天体亮度的变化。伍斯利说，这种解释将要求恒星的质量是太阳质量的 105 倍。然而，PPI 模型无法解释 iPTF14hls 释放出的巨大能量。阿尔卡维说，2014 年的第一次爆炸比模型预测的所有爆炸的总能量还要多。
更重要的是，这种现象尚未得到观测验证。伍斯利说：“质量在太阳质量的 80 到 140 倍之间的恒星，会发生这种事情，它们必须存在，而且它们必须死亡，所以，在某个地方，这种情况必须正在发生。”但他说，目前还没有人见过。
磁超风暴
另一种解释涉及质量是地球太阳 20 到 30 倍的恒星。在更传统的超新星爆发之后，这样一颗恒星可能会凝聚成一颗快速旋转的 中子星，称为 磁星。
中子星将 1.5 个太阳的质量压缩到一个直径约为纽约市大小的天体中。根据伍斯利的说法，每秒旋转 1,000 次的中子星将比超新星拥有更多的能量。它还将产生一个强度是地球磁场 100 万亿到 1 千万亿倍的磁场。伍斯利解释说，随着恒星在几个月的时间里逐渐减速，其令人难以置信的磁场可以将恒星的旋转能量 转移到它形成的超新星残骸中，从而释放出光。
伍斯利说：“这就像超新星的中心有一个灯塔。”
但磁星的解释也不是完美的。它难以解释 iPTF14hls 亮度的下降和峰值，而且这种现象可能如何运作背后的物理学仍然不确定，伍斯利说。
阿尔卡维说，随着 iPTF14hls 释放能量，他希望能够更深入地观察天体的结构。他说，如果它是一颗磁星，那么他预计会看到以前被超新星本身遮蔽的 X 射线开始突破。“也许通过将脉动对不稳定性与[磁星]结合起来，你可以开始解释超新星，”阿尔卡维说。
在关注的同时保持忙碌
研究人员说，iPTF14hls 的存在具有深远的意义。阿尔卡维认为，这颗超新星距离地球 5 亿光年，仍然相对较近，而且宇宙在组成和结构方面实际上与该事件发生时相同。如果该事件是 PPI 超新星，则表明天文学家认为在早期宇宙中更为普遍的质量超过太阳 100 倍的恒星今天仍在形成。
该事件还拥有比研究人员预期更多的氢。阿尔卡维说，1954 年的爆炸应该已经喷射出恒星几乎所有的氢。天体物理学家将不得不重新审视他们的超新星模型，以了解这种情况是如何发生的，他说。
这一发现对星系的研究也具有影响。“维持星系结合的引力能量与超新星释放的能量大致处于同一数量级，”阿尔卡维说。“因此，一个星系中的几个这样的超新星实际上可能会解开整个星系的束缚。”
阿尔卡维和他的团队计划继续监测 iPTF14hls 至少一到两年。一系列国际望远镜和天文台将加入这项工作。位于加那利群岛的北欧光学望远镜的瑞典同事将跟踪该天体，因为它的亮度会继续降低到阿尔卡维的望远镜阵列无法探测到的程度。美国国家航空航天局的 雨燕号宇宙飞船 将寻找 X 射线辐射，而哈勃太空望远镜计划于 12 月开始对该位置进行成像，其他望远镜也将跟进，阿尔卡维说。
就目前而言，该事件仍然是一个谜。
伍斯利说：“这只是天空中的一个谜题。”“这就是我们为之奋斗的目标，也是天文学家所热爱的。”
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