夜空充满了闪烁的光点和闪光，犹如一片不断变化的光海。其中一些变化来自地球上的事件，例如飞机飞过头顶，但有些则来自太空中的遥远源头。天文学家定期观测天空并寻找出现的差异，从而寻找这些被称为天文瞬变现象的短暂事件。
研究人员最近发现了一个比同类天体都更明亮的瞬变现象——一颗名为AT2020mrf的超新星。他们在去年12月发布在预印本服务器arXiv.org上并提交给《天体物理学杂志》的一篇论文中描述了他们的发现。他们还在1月份的2022年美国天文学会会议的虚拟新闻发布会上介绍了这一发现。这颗超新星是有史以来观测到的最明亮、能量最高的恒星死亡事件之一，它可能为我们罕见地揭示大质量恒星如何孕育出宇宙中最奇异的天体：黑洞和中子星。
最大质量的恒星以壮观的方式死亡。它们以诺尼利昂（即“1”后面跟30个零）原子弹的能量在超新星中爆发，亮度如此之高，以至于我们有时甚至可以用肉眼在夜空中看到它们。AT2020mrf在X射线波段比典型的超新星亮10,000倍。在此之前，天文学家在近年观测到了一些其他超亮的事件——天文学家将它们称为“类似牛”的超新星，或“牛”，这是以首次发现的同类型超新星AT2018cow命名的。与传统的超新星不同，‘牛’在高能X射线和无线电波段发出明亮的光芒（大多数超新星在可见光波段最亮）。但AT2020mrf是其中最亮的‘牛’——比最初的那颗亮20倍。
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加州理工学院的天文学家姚雨晗和什里·库尔卡尼，以及加州大学伯克利分校的安娜·何和英国利物浦约翰摩尔斯大学的丹尼尔·珀利，于2020年6月在兹威基瞬变观测设施（ZTF）的可见光图像中首次发现了这次爆发，ZTF是位于加利福尼亚州帕洛玛天文台的一架自动化望远镜。他们最初看到的那个亮点看起来像是不起眼的东西，天文学家们忽略了这一事件，直到将近一年后。
2021年4月，与姚雨晗小组合作的俄罗斯科学家在审查来自他们的光谱-伦琴-伽马（SRG）X射线天文台的数据时注意到了同一事件。他们2020年7月的图像显示，X射线的位置与ZTF数据中的亮点位置相同。听到这个消息后，姚雨晗立刻想到了神秘的类似牛的事件，因为它们是唯一已知会发出如此多X射线的超新星类型。尽管一年已经过去了，但AT2020mrf最初的爆发非常明亮，以至于姚雨晗怀疑她可能仍然可以用钱德拉X射线天文台看到它。她的计算是正确的，观测结果清楚地显示了它，在AT2020mrf爆发一年后，它的亮度仍然是最初那颗‘牛’的200倍。
姚雨晗说：“当SRG看到这个源时，真的非常有成就感，因为我们一直在想，也许[类似牛的事件]可以首先在X射线波段被发现。” “这是第一次真正在X射线波段发现这种事件。”
天文学家仍在研究是什么让这些超新星如此特别。目前的理论是，‘牛’有一个非常活跃的“中心引擎”——恒星核心留下的一些东西，例如黑洞吞噬物质或快速旋转的中子星，为超新星提供能量。与大多数爆炸的恒星相比，它们中心区域周围的物质也较少，这使得人们可以观察到它们有趣的中心。
产生类似牛事件的恒星似乎在接近死亡时会喷射出物质，这使得它们周围的环境更加稠密，恒星本身也变得更小。当它们爆炸时，恒星核心周围的直接区域气体较少，使得来自中心引擎的X射线能够逃逸。超新星穿过周围空间的冲击波也加热了新形成的稠密环境，从而产生了天文学家观测到的无线电波段辐射。姚雨晗认为，AT2020mrf可能比大多数‘牛’更亮，因为它抛出了更多的质量，使得中心引擎能够在X射线波段如此明亮地发光。
哥伦比亚大学和计算天体物理学中心的天体物理学家布赖恩·梅茨格说：“AT2020mrf确实是一件令人兴奋的事件，它既证实了不断增长的[类似牛的天体]类别，也告诉了我们这些神秘的恒星爆炸的多样性。”
由于此前只知道四个类似牛的事件，AT2020mrf更确凿地将这一组确立为一个新的爆炸类别。最近的这次爆发也在同类事件中脱颖而出，展现了恒星死亡的迷人多样性。尽管科学家们了解大质量恒星死亡方式的概况，但细节仍然模糊不清。对于恒星生命终结的某些阶段尤其如此，例如硅燃烧阶段，这是大质量恒星可以完成的最后一轮核聚变，此时恒星将硅聚变在一起以产生铁。这个时期在恒星数百万至数十亿年的生命周期中只持续约18天。‘牛’可能为我们提供一个了解这段难以观测的时间框架的窗口，并加深我们对黑洞和中子星如何在超新星中诞生的理解。
AT2020mrf和其他‘牛’也仅仅是让科学家感到兴奋。“我喜欢看到一个源与其他所有源都不同时的那种兴奋，”姚雨晗说。“你知道，也许一生只有一次，你会发现其中一个事件，你需要采取行动。你需要掌握一切来讲述这个天体的故事。” 未来，使用即将到来的天空巡天强力设备维拉·C·鲁宾天文台和其他望远镜进行的观测有望为天文学家提供更多可供研究的信息。