【北京大學東蘇勃團隊發現有史以來最強的超新星爆發ASASSN-15lh】

史上最強超新星爆發ASASSN-15lh的想像圖 。該圖示意了從超新星宿主星系中一顆距離ASASSN-15lh約1萬光年的行星上觀看ASASSN-15lh爆發的情景 。

超新星爆發前（左）和爆發后（右）的偽彩色圖像 。左圖是4米望遠鏡上的暗能量相機拍攝 。右圖是1米LCOGT望遠鏡網絡拍攝 。東蘇勃研究員從中國科學院國家天文臺有償使用國外望遠鏡計劃(TAP)獲得了1米LCOGT望遠鏡網絡的觀測時間 。（左圖由暗能量巡天項目提供 。右圖由本杰明·夏皮和ASAS-SN團隊制作 。）

“全天自動超新星搜索項目”(ASAS-SN)位于智利安第斯山脈托洛洛山頂節點的兩架14厘米口徑的望遠鏡 。天文學家們用它們發現了極亮超新星ASASSN-15lh 。
（報道）據EurekAlert!：在一項新的研究中 ， 研究人員描述了迄今所觀測到的最明亮的超新星，它位于一個不同尋常的寄主星系內 。這一發現將對了解高光度超新星（SLSNe）以及它們如何影響其寄主星系提供重要的線索 。SLSNe是在不到20年前首次被確認的，而人們對這些格外明亮的爆發恒星所知甚少 。這顆打破記錄的超新星是在去年6月通過超新星體系全天空自動測量而被發現的 。
據Subo Dong等人的分析，這顆被他們稱作ASASSN-15lh的高光度超新星比目前在文獻中發表的所有其它超新星都要亮至少2倍 。ASASSN-15lh所處的位置同樣耐人尋味：盡管大多數的SLSNe出現在小型但“活動頻繁的”的正在形成恒星的星系中，但ASASSN-15lh 卻是在一個相當平靜的大型星系中爆發的 。作者們指出，ASASSN-15lh的行為與貧氫期SLSNe的溫度和亮度相仿，但卻要更為極端得多 。作者們推測，在沒有氫時，ASASSN-15lh所發出的超凡光度的動力可能來自數量驚人的鎳的衰變（其質量大約為太陽的30倍） ， 或是來自一顆快速旋轉的高磁性中子星 。對ASASSN-15lh的進一步探索可對SLSNe的神秘性質有新的了解 。
超新星是恒星在生命終點的劇烈爆發現象 。近兩千年前，中國天文學家在《后漢書》中記載了人類史上最早的超新星爆發 。這顆現稱為 SN 185的超新星被天文學家劃歸為Ia型 。自那以來 ， 人類記錄了上萬顆超新星爆發，其中最常見的類別就是Ia型 。而2015年夏天發現的一顆超新星震驚了天文界——其爆發強度超過了Ia型超新星約兩百倍，是前記錄保持者的兩倍以上 。
這顆名為ASASSN-15lh的極亮超新星是由北京大學科維理天文與天體物理研究所“青年千人”研究員東蘇勃領導一支國際團隊發現的 。這一最新研究成果以東蘇勃為第一及通訊作者身份發表在2016年1月15日出版的《科學》(Science)雜志上 。據《科學》文章報道，ASASSN-15lh距離地球38億光年，屬于罕見的“極亮型超新星”家族中的一員 。它的發現有望為天文學家揭開極亮型超新星的爆發之謎提供重要線索 。
ASASSN-15lh達到的最高光度比太陽要強5700億倍，是整個銀河系千億顆恒星總光度的20倍左右 。東蘇勃稱：“ASASSN-15lh是迄今為止人類記錄到的最強的超新星爆發 。由于它輻射的能量太高，目前的超新星理論難以對它的爆發機制和能量來源給予令人滿意的解釋 。”
ASASSN-15lh是在2015年6月份由兩架14厘米口徑的望遠鏡發現的 。這兩架望遠鏡位于智利安第斯山脈托洛洛山頂，屬于“全天自動超新星搜索項目”(ASAS-SN，網址：http://www.astronomy.ohio-state.edu/~assassin/index.shtml)的一個節點 。這是一個由美國俄亥俄州立大學牽頭、包括東蘇勃在內的國際合作項目 。該項目的小望遠鏡陣持續不斷地對整個夜空拍照，旨在搜尋突然變亮的、主要包括超新星的“暫現天體” 。俄亥俄州立大學教授、項目的首席科學家之一克里斯托弗·斯坦尼克教授說： “ASAS-SN是歷史上首個持續不斷地監測整個天空從而搜尋光學暫現天體的項目 。科學上，每打開一扇新的觀測宇宙的窗口，就會有激動人心的新奇發現 。而做出新發現的機遇總是留給有準備的人 。”
在ASASSN-15h發現當天，東蘇勃和其合作者立即將有關訊息公開給全球的超新星研究者，以便人們能夠更快地、更好地進行觀測 。ASASSN-15lh引起了天文學家們的強烈興趣，世界上諸多大型望遠鏡和美國NASA的“雨燕”太空望遠鏡馬上開始了后續觀測 。時至今日，研究者們還在從光學到X射線到射電等諸多波段觀測這顆超新星 。
2015年6月21日 ， 東蘇勃在美國卡內基天文臺的合作者利用位于智利的2.5米杜邦望遠鏡拍攝到了ASASSN-15lh的第一條譜線 。天文學家們用譜線來認證超新星拋射物中的化學組分和物理狀態，從而為超新星歸類并研究其爆發的物理過程 。然而，ASASSN-15lh的譜線遠異于ASAS-SN已發現的200多顆超新星，ASAS-SN團隊的天文學家們起初感到非常困惑 。
在與同事何塞·普利艾特教授（智利迪亞哥伯達里斯大學）和斯坦尼克教授討論后，東蘇勃突然意識到ASASSN-15lh可能屬于極亮型超新星 。根據他的推測，若ASASSN-15lh距離我們38億光年遠，那么它最突出的譜線特征與2010年發現的一顆極亮超新星的光譜極為匹配 。如果這個推斷是正確的，就應該可以在特定波長上看到超新星光線穿過宿主星系中氣體產生的吸收譜線 。而預期中的特征吸收譜線波長較短 ， 需要利用覆蓋足夠藍端光譜的儀器才能觀測到 。在接下來的幾天，東蘇勃和同事們聯系到了三架可拍攝藍端光譜的望遠鏡，可惜數次觀測都由于天氣原因和儀器故障功虧一簣 。十天之后，10米口徑的“南非巨型望遠鏡”(SALT)終于成功地拍攝到了所需光譜，東蘇勃的推斷被證實了！
2015年7月1日北京時間凌晨兩點，東蘇勃收到了南非望遠鏡的觀測信息 。他說：“當看到南非望遠鏡拍攝的光譜并意識到我們發現了史上最強的超新星爆發，我興奮得徹夜難眠 。”
后續的觀測進一步印證了ASASSN-15lh的特性與以往發現的所謂的貧氫極亮型超新星（也稱“I型極亮超新星”）有諸多關鍵的共同之處 。這些劇烈的爆發產生的拋射物中探測不到宇宙中最為豐富的氫元素的跡象 。然而，除了其爆發強度鶴立雞群之外，ASASSN-15lh的溫度也遠高于其它I型極亮超新星 。另外，以往發現的I型極亮超新星多在黯淡的矮星系中 ， 但ASASSN-15lh的宿主星系比銀河系還要亮數倍 。隨著超新星逐漸變暗，后續觀測將可以更好的研究宿主星系，這對理解貧氫極亮型超新星的爆發環境有重要意義 。包括北京大學天文系博士研究生陳平在內的東蘇勃團隊將利用哈勃空間望遠鏡等強大的天文儀器對該超新星和其宿主星系做進一步地縱深分析和研究 。
解釋極亮超新星能源機制最為流行的理論之一是磁中子星模型 。在這個模型中，恒星爆發后會在中心遺留一顆有著極強磁場并飛速自轉的中子星，這顆磁中子星的劇烈磁化星風可將爆炸拋射物加熱到高溫從而產生輻射 。然而，自發現后的僅四個月時間里，ASASSN-15lh輻射的總能量相當于太陽以現在的強度照耀900億年；如此之高的能量剛好超過了磁中子星理論模型所允許的上限 。另一種可能解釋是，ASASSN-15lh的輻射是由極高質量恒星爆發產生的數十倍太陽質量的放射性元素衰變導致的 。
東蘇勃說：“ASASSN-15lh的發現對超新星爆發理論提出了一個全新挑戰 。它可能會引發對極亮超新星整體的理論創新和更多的觀測 。我們將拭目以待 。”

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