天文学家们瞥见了有史以来最强大的超新星，一颗位于数十亿光年之外的星系中的恒星，其爆炸的威力如此巨大，以至于它短暂地闪耀着几乎比我们的太阳亮 6000 亿倍，比银河系所有恒星加起来还要亮 20 倍。这次爆炸释放的能量比太阳在 100 亿年内释放的能量还要多 10 倍。
如果超新星发生在我们自己的星系中，即使在白天，肉眼也很容易看到；如果它距离我们 10,000 光年，它在夜晚对我们来说会像新月一样明亮。如果它只有天狼星那么远，即距离我们 8.6 光年的夜空中最亮的恒星，它就会像太阳一样猛烈地在我们头顶燃烧。如果它离我们像冥王星那么近，它会使地球和太阳系中所有其他世界汽化。
它被称为 ASASSN-15lh，是以发现它的全天自动超新星巡天（ASAS-SN）望远镜巡天项目命名的，这次爆发属于一类罕见的“超亮超新星”，其亮度比通常的恒星爆炸亮数百倍。但是 ASASSN-15lh 的亮度是之前最亮记录保持者的三倍左右，如此明亮以至于它接近了理论家认为这些强大的宇宙爆发所能达到的极限。这些发现发表在《科学》杂志上。
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“ASASSN-15lh 是人类历史上发现的最强大的超新星，”第一作者、北京大学科维理天文与天体物理研究所的天文学家董苏波说。“它提供了一个巨大的谜题——它挑战了我们之前关于超亮超新星的爆炸机制和动力源的所有理论。”
光谱竞赛
这颗超新星是 2015 年 6 月由 ASAS-SN 在智利 Cerro Tololo 运行的双 14 厘米望远镜发现的，它只是图像中的一个瞬时光点，并没有立即被认为是特别的。只有在其他几台望远镜加入以提供对爆发衰退余辉的额外观测后，董和他的合作者才清楚地意识到他们看到了破纪录的东西。第一个线索来自智利杜邦 2.5 米望远镜在最初发现七天后提供的超新星光谱。“当我们看到光谱时，我们感到困惑，”董回忆道。“它看起来不像我们见过的任何超新星。”
董与智利 Universidad Diego Portales 的 Jose Prieto 和俄亥俄州立大学 ASAS-SN 的共同首席研究员 Kris Stanek 合作，意识到如果新光谱发生了显着的红移，即在宇宙膨胀过程中被拉伸，那么这个奇怪的光谱可能与 2010 年观测到的另一个超亮超新星的光谱相匹配。高红移表明超新星发生得很远，因此非常非常明亮。
确认这个猜测需要使用更大的望远镜来获得更好的光谱。在多个天文台因恶劣天气和仪器问题延迟了一个多星期后，来自南非 10 米大型望远镜的关键光谱最终出现了，证实了董的猜测，并显示爆发发生在约 38 亿光年之外。董在北京凌晨 2 点收到了这个消息；意识到他可能刚刚发现了有史以来最强大的超新星，他兴奋得睡不着觉了。
难以置信的亮度
对光谱的更仔细检查揭示了有关该事件的更多细节，其中一些细节指向了其极端亮度的可能解释。ASASSN-15lh 不仅比其他超新星亮得多，而且也热得多。与大多数超亮超新星倾向于发生在因强烈的恒星形成爆发而动荡的昏暗、较小的星系中不同，ASASSN-15lh 似乎位于一个甚至比银河系更大更亮的星系中。最能说明问题的是，它似乎贫氢，这可能表明它的前身恒星在爆炸前不知何故脱落了其厚厚的气体外壳。对于俄亥俄州立大学的 ASAS-SN 合作者托德·汤普森来说，这表明它强大的力量来自磁星，一颗巨星超密、快速旋转、高度磁化的塌缩核心。
在这种情况下，恒星首先需要吹掉其外层的气体，然后其核心坍缩形成磁星，并导致超新星爆发。如果新形成的磁星旋转得足够快，以至于每毫秒完成一次旋转（大多数理论家认为这是勉强可能的），那么当它减速时，它将通过磁化的风释放出巨大的能量。如果风与恒星坍缩的爆炸力喷射出的覆盖物质紧密耦合，它可能会足够冲击该物质，从而产生 ASASSN-15lh 的巨大光爆发。
“磁星模型的优点基本上是它有效，”汤普森说。“缺点是自旋周期和耦合效率必须达到最大值，并且磁场必须非常高，但不能超出观测范围。也就是说，它只是勉强有效。”汤普森说，这意味着如果磁星模型有效，那么 ASASSN-15lh 不仅是有史以来最强大的超新星，它还代表了可以看到的能量最强的超新星。
寻找更多
如果 ASASSN-15lh 确实是宇宙所能制造的最明亮的超新星，汤普森说，它和其他超亮超新星可以作为校准信标，天文学家用以测量遥远距离的宇宙标尺上的刻度线。关键是要寻找更多。“即使速率比正常的巨星超新星速率小 1000 倍，在可见宇宙中也应该每 10 分钟左右发生一次，”汤普森说。“我们应该找到它们。”
尽管磁星模型可能令人信服，但董怀疑其严格的限制表明需要替代解释。他说，ASASSN-15lh 可能只是由宇宙中最大的恒星死亡产生的超新星，这些是人们知之甚少的物体，其质量可能是太阳的数百倍。这样的恒星可能非常罕见，以至于我们根本没有见过一颗死亡。董说，如果 ASASSN-15lh 是这样产生的，那么天文学家应该能够追踪到其衰退的余辉中的一个明显的变化，这种变化是由 30 个太阳质量的放射性镍的逐渐衰变引起的。
该团队已经获得了哈勃太空望远镜的观测时间，以继续检查这次爆发。对究竟是什么原因造成爆发的更好理解可能很快就会出现——或者，董警告说，解决这个谜团可能需要数十年甚至数百年。
与此同时，ASAS-SN 团队希望这项发现将有助于推动该项目进入下一个阶段：增加另一个小型望远镜，以有效地将其对整个可见天空的覆盖范围扩大一倍，从而寻找更多的超新星。该项目目前每 2 或 3 晚扫描整个可见天空。“ASAS-SN 是一个非常廉价的项目，”斯坦内克说。“我们为这项前所未有的能力最多花费了约 100 万美元。这是一个‘如果你建造了，它们就会来’的例子。我们以相对较少的钱建造了一台独特的发现机器。随之而来的是发现，我们将继续进行发现。”