1054 年 7 月 4 日——也就是美国首次燃放庆祝烟花的 700 年前——一道神秘的光在天空中爆炸。
据美国宇航局称，这次爆炸在世界各地都可见，在白天的天空中徘徊了近一个月，在夜间也可见近两年。当时，中国天文学家将这颗神秘的火焰标记为“客星”——一个看似从无到有的临时天体，然后又消失得无影无踪。但是像美国宇航局的哈勃这样的现代太空望远镜揭示了地球的奇怪“客人”将在这里停留（尽管距离我们有6,500光年）。
那个古老的火焰留下的东西今天被称为蟹状星云——一个巨大且迅速膨胀的受辐照气体气球，其中心有一颗强大的中子星脉动。像这样的星云是曾经强大的恒星在巨大的、生命终结的超新星爆炸中失去了大部分质量的阴燃残骸。
许多科学家现在怀疑 1054 年报告的神秘光是蟹状星云的前身恒星爆炸（他们现在称之为 SN 1054 的事件）。但是，为什么一颗以前看不见的恒星会如此明亮地爆炸并装饰地球的天空这么久，这是一个至今仍令天文学家感到困惑的问题。
现在，仔细研究第二颗超新星——一颗在 2018 年 3 月点亮宇宙的超新星——终于可以回答这个 1000 年前的谜语。
在 6 月 28 日发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中，研究人员研究了最近一次爆炸（命名为 SN 2018zd）的气体残骸，并将其与档案图像进行了匹配，这些图像显示了其祖先恒星爆炸前的样子。经过彻底的前后比较后，研究小组发现这颗垂死的恒星显示出一种罕见的、理论类型的超新星爆炸的所有特征，这种爆炸以前从未在宇宙中发现过——电子俘获超新星。
研究人员说，有了新的数据，蟹状星云的壮观诞生也越来越有可能是由这种难以捉摸的爆炸引发的。
“蟹状超新星被认为是电子捕获超新星，但自从它发生在一千年前以来，关于祖星和爆炸本身的数据并不多，”主要研究作者、该大学的研究生平松大一加利福尼亚州圣巴巴拉分校 (UCSB) 在一封电子邮件中告诉 Live Science。“这就是我们的研究适合的地方——提供对前身星和超新星爆炸的现代观察，并将我们对电子捕获超新星从爆炸的理解延伸到残余物。”
第三个新星
当一颗恒星爆炸时，它通常会以两种方式之一熄灭：热核超新星或铁核坍缩超新星。
一个热核超新星当白矮星（枯萎的明星多达八个倍太阳质量的核心）从伴星吸走太多的气体发生。白矮星的核心会升温，以越来越热的反应将元素融合在一起，直到最后，这颗恒星在一次明亮的爆炸中爆炸。与此同时，当一颗更大的恒星（大约是太阳质量的 10 倍或更多）耗尽核燃料，导致其铁核坍缩成超高密度黑洞或中子星时，就会发生核心坍缩新星。
电子捕获超新星介于这两个类别之间，它们来自 8 到 10 个太阳质量的恒星——不太重，也不太轻。80年代以来，天文学家计算出恒星在这个过渡质量范围可能是受害者到一个陌生的一种死亡，其中压倒性的引力压垮恒星的核心，在核心粉碎成其导致电子的原子核，引发了核心坍缩，研究人员写道。
根据这篇新论文，以这种方式死去的明星应该会留下一些关键的签名。首先，前身星开始时质量应该相当大，但在爆炸开始前失去了大部分质量，周围的空间充满了喷射气体的光环。当恒星的核心最终爆炸时，它会产生一个相对微弱、缓慢移动的爆炸，与附近的气体相互作用，比预期的更亮。
科学家们从未发现过完全符合这些标准的恒星——直到 2018 年 3 月，一颗距离地球 3100 万光年的遥远恒星突然消失了。在他们的新研究中，研究人员使用来自哈勃和斯皮策太空望远镜的数据分析了这颗恒星，以将超新星遗迹 (SN 2018zd) 与创造它的前身恒星相匹配。他们发现这颗恒星和爆炸符合传说中的电子捕获超新星的所有标准。
“我们首先问’这个怪人[超新星]是什么？’”平松在一份声明中说。“然后我们检查了 SN 2018zd 的各个方面，并意识到所有这些都可以在电子捕获场景中得到解释。”
Hiramatsu 补充说，这项研究不仅有助于验证可追溯到 40 年前的天体物理学理论，而且还为科学家提供了一种观察死星遗迹的新方法。
螃蟹的秘密
在他们的望远镜之前观察到电子俘获超新星“现场”展开后，研究作者迅速将他们所看到的应用于古代蟹状星云爆炸，之前的研究表明这也是一颗可能的电子俘获超新星。研究小组注意到两颗残骸之间有许多相似之处，包括低速爆炸（表明，像 SN 2018zd 一样，蟹状星云的前身恒星在爆炸前失去了很多质量）以及剩余气体中惊人相似的化学成分，这使得他们估计蟹状星云祖星的大小。
根据该研究的合著者、加利福尼亚州拉斯坎布雷斯天文台的天文学家、加州大学圣地亚哥分校的兼职教师安迪豪厄尔的说法，这些相似之处增加了蟹状星云是 1000 年前由电子捕获超新星产生的可能性。
这种解释也可以解开古代爆炸在地球上空徘徊时亮度高于平均水平的谜团。也许蟹状星云的前身星在爆炸前失去了很多质量，就像 SN 2018zd 一样。豪厄尔告诉Live Science，这将使产生的超新星看起来比爆炸产生的气体与恒星周围的气体碰撞时应有的亮得多。
“在电子捕获超新星的六个指标中，SN 1054 具有正确的能量、化学成分和[元素融合]，”豪厄尔说，并补充说它也可能具有适当的质量损失和光度。
但是因为我们永远不会确切知道蟹状星云的前身恒星是什么样子，或者它的最终爆炸究竟有多壮观，所以对其进行明确的解释可能会很棘手。至少通过搜寻像 SN 2018zd 这样的“怪人”爆炸的残余物，天文学家正在缩小可能性。
