发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　这是天文学家首次发现大质量恒星死亡时产生致密天体—中子星或黑洞—的直接证据。

　　当大质量恒星接近生命尽头时，由于自身引力的急剧坍缩，引发一场超新星爆炸。天文学家相信，在这爆炸剧变之后，剩下的是恒星的超高密度核心残骸。根据恒星的质量，这高密度核心残骸可能是一颗中子星，密度高到一茶匙的大小重约一兆公斤；或者是一个黑洞，一个引力场大到连光都无法逃离的天体。虽然过去有模型和线索支持这一理论，例如在蟹状星云中发现的中子星，但以前从未真实观察到致密天体生成的过程，这使得超新星爆炸留下中子星或黑洞的直接证据一直难以捉摸。

　　2022年5月，南非业余天文学家Berto Monard在距离7500万光年的星系NGC 157的螺旋臂中发现了超新星SN 2022jli。随后两个独立的研究团队（Moore et al. 2023 & Chen et al. 2024）将注意力转向这次爆炸的后续，并发现它具有独特的行为，进而发现了大质量恒星死亡时产生致密天体—中子星或黑洞—的直接证据。在爆炸之后，大多数超新星的亮度会随时间逐渐减弱，通常呈现出「平滑、渐进的下降」的光曲线。但SN 2022jli的行为却非常奇特：随着总体亮度的降低，其变化呈现非连续平滑的趋势，而是每隔约12天上下摆动一次，形成交替出现的明亮和减暗的序列。这是超新星光曲线中首次检测到的重复周期振荡。Moore和Chen两个团队都认为，SN 2022jli系统中存在多颗恒星可能解释了这种行为。实际上，大质量恒星与伴星相互环绕是相当普遍的，被称为双星系统，而SN 2022jli也不例外。然而，引人注目的地方在于，观测发现其系统中氢气呈现周期性运动和周期性的伽马射线爆发，这显示伴星似乎在超新星爆炸过程中幸存，并且可能持续与另一颗超新星互相绕行。尽管无法直接观测到致密天体本身的光，但这种能量激增只能归因于一颗看不见的中子星，或者可能是一个黑洞，定期吸引伴星氢气大气层中的物质，导致氢气的周期性运动和伽马射线的爆发，并在研究人员的数据中表现为亮度的周期波动。这项研究就像是透过收集所有可能的证据解开一个谜题：在超新星爆炸时，黑洞或中子星的存在得到了确认。

图说：这是一幅艺术家手中SN 2022jli系统的超新星爆炸后的画面。大质量恒星爆炸成超新星后，留下一个致密的物体—中子星或黑洞。伴星在爆炸中幸存，致密天体和它的伴星继续互相绕行，致密天体定期从伴星的氢气大气层中吸取物质。这些物质的增加在研究人员的数据中表现为亮度的定期波动，以及氢气的周期性运动和伽马射线的爆发。Credit: ESO/L. Calçada

　　这次的研究观测资料主要利用了欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）和新技术望远镜（NTT）进行观测。随着黑洞或中子星的存在得到确认，SN 2022jli系统还有很多需要揭示的事情，包括致密天体的确切性质，以及这个双星系统可能面临的结局。期待下一代望远镜，如ESO的极大望远镜（ELT），将有助于解开这个谜团，让天文学家揭示这个独特系统的前所未见的细节。（编译/台北天文馆段皓元）

资料来源：ESO Press Release

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　2024年1月5日，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的「X射线成像和光谱任务（XRISM）」公布了卫星「软X射线成像仪（soft X-ray imager, Xtend）」和「软X射线分光仪（soft X-ray spectrometer, Resolve）」的首批X射线观测数据的初步资讯，即开光照。这些资料是Xtend和Resolve于2023年10月7日开始进行细致的检查和调整，随后分别对每个仪器进行了首次观测。这座于2023年升空的X射线太空望远镜XRISM的独特之处在于其仪器中的Resolve，采用了一种创新的X射线感测器「微热量计（microcalorimeter）」。这种新型感测器使得Resolve能够在无需使用光栅分光的情况下，直接捕捉天体的X射线光谱。这使得Resolve特别适合用于研究弥散分布的X射线天体，例如星系团、超新星残骸等。

　　在首批资料中，Xtend揭示了一个星系团系统，即Abell 2319，如下图所示，其中紫色呈现了高温离子体发出X射线的分布情况。Abell 2319是一个两个星系团碰撞的系统。借由Xtend的能力，在单次观测中捕捉整个系统的热气体，揭示了与每个星系团相关的热气体的复杂分布，这将对我们理解星系团和宇宙大尺度结构带来显著的进展。

图说：Abell 2319是一个位于天鹅座的星系团系统，两个星系团在距离约770百万光年的地方相撞。这张影像是光学和X射线观测的结合。X射线影像以紫色显示，由Xtend取得。观测时间为2023年10月14日至10月24日。

　　同样地，Resolve的开光照展示了大麦哲伦星系中超新星残骸N132D的X射线光谱，谱线解析度及灵敏度超越了前一代仪器，在区分先前难以区分的发射线方面取得了非常大的进展。如下图所示，各种元素的谱线包括硅、硫、钙、铁等均清晰可见。通过分析发射线，天文学家可以比以前更准确地推断高温气体的元素丰度、温度和动能速度，然后重建这个超新星残骸的三维结构模型。借由Resolve超高分辨率及高灵敏度的光谱观测，将为宇宙中元素形成和演化提供新的理解，也是了解恒星、行星和生命的基础。

图说：位于大麦哲伦星系的超新星残骸N132D的X射线光谱，该星系是一个距离约163,000光年的矮星系。细灰色的光谱是由前一代X射线卫星Suzaku获得，Resolve的光谱以粗白色标记。观测时间为2023年12月4日至12月11日。背景图片为由Xtend取得的N132D影像。

　　天文学家和工程师对这些成功的开光照观测感到兴奋。XRISM将于二月展开仪器校正，然后逐步启动科学观测。期盼XRISM在X射线天文学领域带来卓越的成果，并期许将有更多令人振奋的新发现！（编辑/台北天文馆段皓元）

资料来源：JAXA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　参宿四为红超巨星，最近变亮了近50%，每当参宿四发生什么事时，关于它爆炸成超新星的猜测就会激增。

　　猎户座参宿四不仅是一颗红超巨星，还是一颗半规则的脉动变星。这意味着它的亮度变化有一定的周期，尽管周期可能会有所不同。它有大约125天、400天、230天和高达2,200天的亮度变化周期，所有的这些周期都由脉动决定，使得参宿四难以被清楚地理解。

　　几年前，参宿四变暗，是因为参宿四表面喷射出物质，这些物质冷却成尘埃并阻挡了光线，这一事件称为“大暗淡（The Great Dimming）”。现在它变亮了，再次引起科学家们的注意，新的研究表明，它可能比任何人预期的更快地爆炸成超新星。这篇新论文是《从脉动周期推断参宿四的演化阶段》，第一作者是日本东北大学天文研究所的斉尾英行（Saio Hideyuki）教授。英国皇家天文学会月刊已接受该论文，该论文也可在arXiv上获得。在他们的论文中，作者表示：参宿四可能是银河系的下一颗超新星的候选者。

　　作为一颗红超巨星，参宿四已经离开了主星序。在其8到850万年漫长的主序星阶段中，它将氢融合变成氦，并将核融合中损失的质量变为能量释放出来，从而消耗了大量的氢。像参宿四这样的天体离开主序带后，进入氦融合阶段，碳在核心积聚。然后是碳融合阶段。这篇新论文的作者表明：参宿四处于碳融合阶段的晚期。

　　尽管参宿四与地球的距离相对较小（约500光年），但很难获得距离、光度、半径、零龄主星序（zero age main sequence, ZAMS）质量的严格限制，以及关于内部旋转和混合的状态，从而影响参宿四的演化情形和它何时可能爆炸。零龄主星序对于了解特定恒星的演化阶段尤为重要，它是基本的，但不是唯一影响因素。

　　碳融合有几个阶段，确定参宿四何时会成为超新星的困难部分来自于确定它处于哪个阶段。参宿四脉动、喷射物质、旋转，最重要的是，它是一颗在太空中加速的失控恒星。它与我们的距离也有争议，虽然它距离地球仅约500光年，因此可以通过适当的仪器判断距离，但其距离的不确定性仍然是深入了解的关键障碍。

　　引起大家注意的是研究中的这段话：根据下图，参宿四核心将在碳耗尽后的几十年内坍缩。这表明参宿四是下一个银河系超新星非常好的候选者。

图说：参宿四核心中不同元素丰度随时间的变化。

　　但没有引起太多关注的是论文的以下部分。研究人员写道：事实上，不可能知道确切的演化阶段，因为在接近碳耗尽的晚期，表面条件几乎没有变化。天文学家只能看到表面，但发生故事的是天体内部深处。该论文的作者实际上是在说，根据观察、数据和模型，参宿四可能比想像的更早爆炸。但是他们不知道恒星处于核心碳融合的哪个阶段。

　　但并非所有人都同意参宿四处于核心碳融合阶段。有些持相反的论点的作者说：这颗参宿四仍处于氦融合。由于核心氦融合比随后的碳融合阶段长得多，参宿四最有可能处于核心氦融合。脉动周期可能会限制半径和距离以及核心氦融合的演化状态。

　　研究人员试图确定参宿四超新星爆炸时间的另一种方法是将其周期性脉动与其模型相匹配。

　　当它最终超新星爆炸时，它不太可能像某些超新星那样产生致命的伽马射线暴，虽然它会喷出物质并产生强大的X射线和紫外线辐射，但我们距离太远而不会受到影响。相反，这将是一场全人类都能看到的烟光秀，并将永远改变猎户座。科学家说它可能会留下一颗中子星，也许是一颗可见数百万年的脉冲星。整个事件，从开始到结束，将是研究恒星演化、超新星和恒星遗蹟的前所未有的机会。科学家们将能够从爆炸开始回溯到所有已完成的研究以及所有观察和数据，并证明它们哪里是正确的，哪里是错误的。

　　超新星的冲击波将在大约10万年后到达，并且很容易被我们太阳的太阳磁层偏转。对地球的最大影响将是撞击我们高层大气的宇宙射线增加。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　Wolf-Rayet star（简称WR星）是大质量恒星演化成超新星前的罕见前奏。NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了WR 124恒星前未有过的细节，这颗恒星位于人马座，距离地球1万5000光年。

图说：位于中间发出明亮光芒的恒星即为Wolf-Rayet 124（NIRCam和MIRI合成图像）。

　　一个由气体和尘埃组成的独特光环包围着这颗恒星，在韦伯探测到的红外光中发出光芒，宇宙尘埃正在这些恒星周围的星云中形成，天文学家试着在WR 124上寻找新的发现。

　　大质量恒星在它们的生命周期中快速发展，并不是所有的恒星在成为超新星之前都经历了短暂的Wolf-Rayet阶段，这使得韦伯的观测对天文学家来说很有价值。Wolf-Rayet star正处于外壳剥离的过程，形成了它们特有的由气体和尘埃组成的光环。这颗恒星WR 124的质量是太阳的30倍，到目前为止，已经抛出了10个太阳的物质。当喷射出的气体远离恒星并冷却时，宇宙尘埃形成并在韦伯探测到的红外光中发光。

　　基于多种原因，天文学家对能够在超新星爆炸中幸存下来的宇宙尘埃以及它们对宇宙整体尘埃量做出贡献的来源非常感兴趣。尘埃对宇宙的运行是不可或缺的，它们庇护着正在形成的恒星，聚集在一起协助形成行星，并作为分子形成和聚集的平台（包括地球上生命的组成）。尽管尘埃扮演着许多重要的角色，但宇宙中的尘埃数量仍然比天文学家目前的尘埃形成理论所能解释的要多。

　　韦伯为研究宇宙尘埃的细节开闢了新的可能性，宇宙尘埃在红外光波长中观察效果最好，帮助天文学家了解宇宙早期的历史。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：ESA