■中國科學報記者 張楠

　　距離地球“只有”大約2200萬光年的超新星SN 2023ixf爆發。也許這顆超新星不是浩渺宇宙中最獨特的星體，但它是近10年來離我們最近的超新星之一，因此其爆發對地球上的科學家意義重大。

　　通過觀測這次爆發，科研人員獲得了一批突破性成果。其中，清華大學物理系教授王曉鋒帶領團隊，與國內外天文愛好者密切協作，首次提取并分析了超新星爆發后約1小時的多色測光數據，見證了極早期激波輻射由紅變藍的奇特現象，為揭開超巨星死亡之謎提供了全新線索。相關研究成果近日在線發表于《自然》。

　　空白：恒星的死亡瞬間

　　論文通訊作者王曉鋒告訴《中國科學報》，超巨星是質量最大的恒星，按顏色波段可分為藍超巨星、黃超巨星、紅超巨星。大質量恒星演化到生命末期時，通常會產生核心坍縮爆發，成為超新星，不再保持壓力和重力的平衡。這個過程引發的激波迅速突破恒星外層，并產生短暫的強烈輻射，瞬時輻射產生的溫度可以達到10萬開爾文。

　　這一極早期信號，是激波穿透瀕死恒星的軀殼并記錄沿途復雜物理過程的“旅行日志”，攜帶了激波傳播、超新星爆發幾何性質及周圍環境等關鍵信息。

　　然而，高速的激波在短短幾個小時內就會耗散。此前的觀測記錄都始于恒星死亡后四五個小時左右，且僅限于單色，基本都是溫度非常高的藍色激波。

　　“只有得到不同波段的信息，并通過比對，才能得到更多信息。”王曉鋒解釋道，“也就是說，我們對恒星死亡這一瞬間的了解仍是空白。”

　　此次研究涉及的SN 2023ixf，是迄今最亮的超新星之一。其所在的M101星系是著名的風車星系，12年前曾經爆發過一顆明亮的超新星，其漂亮的造型，成為國內外天文愛好者拍攝的目標。

　　非常近、特別亮，意味著天文愛好者用小口徑望遠鏡也能夠探測到這次爆發事件。

　　思路：反向操作

　　事實上，在這次超新星爆發的前一天，就有愛好者對準星系開始拍照了。為了把圖像拍得更漂亮，他們往往要連續拍幾個小時，再把圖像疊加起來，才能得到特別清晰的圖像。

　　專業機構使用的黑白相機一般通過按時更換濾波片分別收集單色波段信息，因此會產生延遲。而天文愛好者使用的RGGB彩色相機，雖然能同時收集多波段信息，但流量定標較為困難。因此，研究人員意識到，如果能夠解決業余相機的流量定標問題，他們將能通過這些彩色圖片分析出一顆大質量恒星死亡后的極早期信息。

　　于是，王曉鋒在組織團隊開啟后續觀測的同時，廣泛聯系國內外天文愛好者，獲得了覆蓋超新星爆發前后的彩色圖像。

　　“彩色相機中有紅色R、綠色G、藍色B等顏色通道，拿到彩色圖像后，我們反其道而行之，將各顏色波段的信息獨立抽取出來，再進行精細的流量定標、顏色比對，得到了可靠的SN 2023ixf極早期多色測光數據。”王曉鋒說。

　　不過，研究團隊面臨的一個現實情況是，愛好者的數據有一大部分是在網絡上公開發布的，所以國外學者也在爭分奪秒地開展相關研究，競爭很激烈。

　　研究團隊與時間賽跑，反復分析數據、調整模型、修改論文，結束一天工作時，常常已經凌晨兩三點了。他們在超新星爆發后的50天左右，同時完成了3篇論文的投稿，除上述成果，團隊還針對該超新星爆發產生的早期電離光譜進行了分析，相關研究發表于《科學通報》；探討了SN 2023ixf前身星，相關研究發表于《中國科學：物理學 力學 天文學》。

　　顛覆：“死亡”激波先紅后藍

　　上述前所未見的彩色影像及后續觀測圖像，揭示了一顆約8500萬倍太陽體積的紅超巨星形成超新星SN 2023ixf爆發的全過程。

　　頗為顛覆的是，多波段觀測清晰展示了超新星爆發極早期，紅色激波破繭而出，經過約2小時后逐漸轉變為藍色激波的過程。而在傳統理論預期中，恒星死亡瞬間伴隨的是藍色激波突破。

　　研究團隊認為，由紅轉藍的漸變激波，預示了這顆紅超巨星瀕死時，周圍包裹著厚厚的塵埃殼，如一層蠶繭。隨恒星死亡產生的紅色激波迅速外傳，這些塵埃被攜帶超高能量的激波在數小時內悉數瓦解，隨后，激波轉變為超高溫的藍色激波。

　　該研究中關于塵埃殼的推測，與哈勃空間望遠鏡等其他望遠鏡拍到的圖像吻合。

　　由紅轉藍的激波突破，揭開了籠罩瀕死恒星的一層濃厚的塵埃面紗。這一發現，顯著推進了人們對大質量恒星晚期演化和死亡這一宇宙中普遍而神秘景象的認知。

　　值得一提的是，此次研究中不可或缺的極早期彩色圖像，至少有一半出自國內天文愛好者之手。“聽說要一起‘整’個大新聞，大家特別激動，都很支持。”王曉鋒對我國民眾科學素養的提升十分感慨。

　　“將各波段信息從彩色圖像中提取出來沒有太大的技術難度，花幾天時間寫個代碼就能實現，就像捅破一層窗戶紙。”因此，王曉鋒希望這種分析思路，以及研究人員與愛好者密切協作的探索氛圍，能將天文領域研究推進一大步，同時激發社會公眾更廣泛、深入地了解科學、參與科學研究。