颇具争议的超新星
Dr. Emily Baldwin
译自Astronomy Now，2008年7月28日
对超新星2008D的解释带来了不同的研究小组之间的争议，关于这颗被雨燕卫星无意中捕获到的超新星的起源与演化，人们在争论它究竟是“正常”的超新星，还是更与伽玛射线暴相关的什么东西。
今年1月，当雨燕卫星监测星系NGC 2770中的一场超新星爆发时，它捕获了同一星系不同地方的X射线爆发，这是该卫星首次观测到超新星爆发过程的最早阶段（可以点击这里阅读Astronomy Now的报导）。之后，大量独立的研究者很好地监测了这颗超新星，他们一致认为，X射线爆发支配了早期的观测。不过由普林斯顿大学的Alicia Soderberg领导的一个小组（他们最早发现了这颗超新星）将X射线的观测特征解释为辐射的“激波突破”（shock breakout），这是每次超新星爆发开始时预期都会发生的；而上周的《科学快报》在网上公布了另一篇由意大利国家天体物理研究所与马克斯·普朗克天体物理所的Paolo Mazzali主持撰写的论文，文中认为，该事件更类似于引发伽玛射线暴的高能量超新星。
科学家在研究数周前在星系NGC 2770中爆发的超新星2007uy（可见左上的光学图象与左下的X射线图象）时还发现了一颗新的超新星在眼前爆发，也就是SN 2008d（右图）。（图片提供：NASA Swift team）
人们已经很清楚地了解到，超新星是大质量恒星爆发的结果，引发它的原因是质量大于约8倍太阳以上的恒星的自引力坍缩。理论表明，随着恒星核心的自我挤压，密度越来越大，产生的激波会向外冲出，将星体破坏。恒星最终的垂死呼号在观测上会表现为X射线或是伽玛射线的突增脉冲，随后就是中子星或是黑洞的诞生。
Soderberg说：“这是对超新星爆发过程的标准教科书式解释，也与我们的数据吻合。我们已经清楚地证明，X射线爆发可以由超新星的激波爆发辐射来解释。这也是长期以来对每颗常规超新星的预期，但只有当你在恒星爆发的那一刻进行观测，你才能探测到这一现象。”她利用射电观测探测了SN 2008D爆发产生的运动速度最快的物质——以光速的20%运动。
但在超新星活动第一次警报过后10小时即开始观测的Mazzali及其同事认为，该超新星的早期活动显示的能量比Soderberg的结果更高，并质疑超新星的“常规性”。Mazzali告诉Astronomy Now：“激波爆发是很诱人的，但以此为基础的解释要求，所见激波并非从恒星表面浮现，而是来自恒星周围包裹的物质，这可能是不现实的。但这颗超新星属于一般的超新星吗？”
“常规的”超新星产生的能量约为1051尔格（或者说是1044焦耳），而伽玛射线暴释放的能量10至50倍于此。两个研究小组使用各自偏好的模型估算了SN 2008D的能量输出，得出的结果差异很微妙：Soderberg给出是能量是“常规”能量范围的3-4倍，而Mazalli小组的结果7倍于此。在大图景上，两个结果实际上是很接近的，但由于能量如此之高，而且接近伽玛射线暴的能量下线，Mazalli等人认为，该超新星能量过高，不能再归属为常规超新星。相反，他们认为，X射线闪是中等相对论性喷流的特征，由坍缩为黑洞的恒星产生。
艺术家笔下濒死的大质量恒星。两束物质与能量喷流从星体坍缩的壳层穿出，其表现形式可能是伽玛射线暴。（图片提供：NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet）
Mazalli的理论模型还指出，前身星诞生时的质量重达太阳的30倍，但在一生中损失了大量质量，爆发时，恒星质量只有太阳的8至10倍，这样有可能产生黑洞。而且小组还观测到，在爆发前，恒星已经损失了大量的外层氢包层，但氦包层在爆发后还存在，这说明，前身星并没有象与典型伽玛射线暴关联的超新星那样被破坏得很深。
Mazzali评论道：“SN 2008D是业已损失氢包层的超新星，但典型的核心坍缩型超新星是拥有氢包层的。”
但Soderberg的观测表明，超新星的演化与其他核心坍缩型超新星类似，还与相似类型的超新星事件尤其相象。她对Astronomy Now说：“并没有迹象显示它与伽玛射线暴喷流这类不寻常的或是特殊的事件相关。虽然第一眼看来，我们的结果不是那么激动人心，但实际上我们的结果更加让人激动，因为它说明，由于激波爆发的辐射，每颗超新星都可以在X射线上探测到，其中只有0.1%不到是与强大的伽玛射线暴相关的。”
而Mazzali等人虽然同意，该超新星释放的能量比典型的伽玛射线暴小得多，他们却认为，与伽玛射线暴类似的“中心能源活动”存在于所有产生黑洞的超新星中，SN 2008D则可以看作是边缘事件，由于坍缩质量相对较小，而星体犹存的氦包层阻碍了喷流，它只表现出了很弱的X射线喷流。
Mazzali说：“实际情况可能是，事件的性质是个连续的体系。我们正在揭示多种多样的超新星家族，从能量极低的到极高的，不同的质量产生不同的已知产物，比如中子星或是黑洞。简要说来，自然界不是非黑即白的。”
不用问，关于“常规”超新星特质的争论还将继续下去，但暂且不管争论如何，SN 2008D的发现以及后续研究是非常重要的，让天文学家可以用空前的精度来研究恒星生命的终点以及随后的变化。
