直到第二天下午晚些时候，他才得知风车星系中刚刚发现了一颗明亮的超新星。你瞧，他也在前一天晚上11点捕捉到了它——即5月19日日本业余天文学家板垣浩一发现爆炸的11个半小时。

十年来最接近的超新星揭示了爆炸恒星如何演化

加州大学伯克利分校天文学教授Filippenko、研究生SergiyVasylyev和博士后研究员YiYang几个小时后放弃了他们在汉密尔顿山加州大学利克天文台的观测计划，转而关注这颗爆炸的恒星。被称为SN2023ixf。

自2014年以来，他们和其他数百名天文学家渴望观测最近的超新星，距离地球仅2100万光年。

这些观测是对超新星偏振光的最早测量，更清楚地显示了恒星爆炸的演变形状。

来自超新星等遥远光源的光的偏振提供了有关发光物体几何形状的最佳信息，即使对于无法在空间上解析的事件也是如此。

“一些恒星在爆炸之前会经历波动——断断续续的行为，轻轻地喷射出一些物质——因此当超新星爆炸时，冲击波或紫外线辐射会导致这些物质发光，”菲利彭科说。“分光偏振测定法最酷的一点是，我们可以得到一些关于星周物质的形状和范围的指示。”

分光偏振数据讲述了一个符合当前情况的故事，这颗红超巨星的质量大约是太阳的10到20倍：爆炸产生的能量点燃了恒星在过去几年释放的气体云;然后喷射物穿过气体，最初垂直于大部分星周物质;最后，喷射物吞没了周围的气体，并演变成快速膨胀但对称的碎片云。

这次爆炸是由一颗大质量恒星的铁芯塌陷而产生的II型超新星，可能留下了一颗致密的中子星或黑洞。这些超新星被用作可校准的蜡烛来测量到遥远星系的距离并绘制宇宙地图。

由加州大学伯克利分校天文学兼职副教授RyanChornock领导的另一组天文学家使用利克天文台的同一台望远镜收集了光谱数据。

研究生WynnJacobson-Galán和RaffaellaMargutti教授分析了这些数据，重建了这颗恒星爆炸前和爆炸后的历史，并发现了证据表明它在坍缩和爆炸之前的三到六年内已经释放了气体。

爆炸前释放或喷出的气体量可能占其总质量的5%，足以形成超新星喷射物必须穿过的致密物质云。

雅各布森-加兰说：“我认为这颗超新星将使我们很多人更详细地思考整个红超巨星群的微妙之处，这些红超巨星在爆炸前会失去大量物质，并挑战我们关于质量损失的假设。”

“这是一个完美的实验室，可以更详细地了解这些爆炸的几何形状和质量损失的几何形状，而我们已经对此感到无知。”

瓦西里耶夫说，对II型超新星如何演化的进一步了解有助于改进它们在膨胀宇宙中作为距离测量的用途。

描述这些观察结果的两篇论文已被《天体物理学杂志快报》接受发表。马古蒂和乔诺克是这两篇论文的共同作者。

迄今为止研究最多的超新星之一

自从超新星的光芒到达地球以来的三个多月里，大约已经提交或发表了三打有关它的论文，随着爆炸发出的光芒不断到达地球以及对各种望远镜的观测结果进行分析，还会有更多的论文提交或发表。

“在II型超新星的世界中，从硬X射线到软X射线再到紫外线，几乎所有波长都被检测到是非常罕见的。到光学、近红外、无线电、毫米波。因此，这确实是一个难得且独特的机会，”伯克利物理学和天文学教授马古蒂说。“这些论文是故事的开始，是第一章。现在我们正在书写那颗恒星故事的其他章节。”

“这里的大问题是我们想要将恒星如何生存与恒星如何死亡联系起来，”乔诺克说。

“鉴于这一事件的临近，它将使我们能够挑战我们在研究的大多数其他超新星中必须做出的简化假设。我们拥有如此丰富的细节，我们必须弄清楚如何将它们组合在一起来理解这个特定的物体，然后这将有助于我们理解更广阔的宇宙。”

利克天文台位于圣何塞附近汉密尔顿山顶的望远镜对于天文学家绘制超新星完整图像的努力至关重要。

Shane120英寸望远镜上的Kast摄谱仪能够快速从普通光谱仪切换到分光偏振仪，这使得Vasylyev和Filippenko能够获得光谱及其偏振的测量结果。

由Jacobson-Galán、Chornock和Margutti领导的研究小组在Nickel40英寸望远镜上使用了Kast摄谱仪和光度计，并通过年轻超新星实验合作从夏威夷的Pan-STARRS望远镜进行光度测量(亮度测量)。

物体发射的光的偏振(即电磁波电场的方向)携带有关物体形状的信息。例如，来自球对称云的光将是非偏振的，因为电场对称地抵消。然而，来自细长物体的光会产生非零偏振。

虽然超新星的偏振测量已经进行了三十多年，但很少有超新星距离足够近，因此也足够亮，无法进行此类测量。而且爆炸后1.4天还没有观测到其他超新星，如SN2023ixf。

观察结果产生了一些令人惊讶的结果。

“最令人兴奋的是，这颗超新星在早期表现出非常高的连续极化，接近1%，”瓦西里耶夫说。“这听起来像是一个很小的数字，但实际上它与球对称性存在巨大偏差。”

根据偏振强度和方向的变化，研究人员能够识别爆炸恒星演化的三个不同阶段。

爆炸后一到三天内，光线主要是来自星周介质的发射，可能是恒星早些时候释放的物质盘或不平衡的气体团。这是由于爆炸产生的紫外线和X射线以及穿过气体的恒星物质使周围气体电离，即所谓的冲击电离。

“早些时候，我们说我们看到的大部分光来自某种非球形的星周介质，其范围仅限于30个天文单位左右，”杨说。一个天文单位(AU)，即地球与太阳之间的平均距离，为9300万英里。

3.5天时，极化迅速下降一半，一天后又转变了近70度，这意味着爆炸几何形状发生了突然变化。他们将爆炸后4.6天的这一时刻解释为爆炸恒星的喷射物从致密的星周物质中爆发出来的时间。

瓦西里耶夫说：“本质上，它吞没了星周物质，你就得到了花生形的几何形状。”

“直觉是，赤道面的物质密度更大，喷射物速度减慢，阻力最小的路径将朝向星周物质较少的轴。这就是为什么你会得到这个花生形状与它爆炸的优先轴对齐的原因。”

爆炸后第5天到第14天，偏振保持不变，这意味着膨胀的喷射物已经淹没了周围气体最密集的区域，使得喷射物的发射超过了激波电离产生的光。

冲击电离

雅各布森-加兰说，光谱演化大致符合这种情况。他和他的团队在爆炸后大约一天看到了恒星周围气体的排放，这可能是由于喷射物撞击星周介质并产生电离辐射导致周围气体发光而产生的。

对这种激波电离产生的光的光谱测量显示了来自氢、氦、碳和氮的发射线，这是核心塌缩超新星的典型特征。

冲击电离产生的发射持续了大约八天，之后有所减少，这表明冲击波已进入密度较低的空间区域，几乎没有气体可以电离和重新发射，这与Vasylyev和Filippenko观察到的情况类似。

马古蒂指出，其他天文学家查看了风车星系的档案图像，发现在爆炸前的几年里，这颗母星曾多次变亮，这表明这颗红超巨星反复释放出气体。

这与她的团队对爆炸喷射物穿过这种气体的观察结果是一致的，尽管他们估计密度比爆炸前波动所暗示的密度低约1,000倍。

对其他观测结果的分析，包括X射线测量，可以解决这个问题。

“这是一个非常特殊的情况，我们知道祖先之前在做什么，因为我们看到它缓慢振荡，并且我们拥有所有探测器来尝试重建星周介质的几何形状，”她说。

“而且我们知道它不可能是球形的。通过将辐射X射线与Wynn的发现以及Sergiy和Alex的发现结合在一起，我们将能够获得爆炸的完整图像。”

天文学家感谢众多研究人员和学生的帮助，他们放弃了在利克的观测时间，使团队能够专注于SN2023ixf，以及加州大学伯克利分校天文学副专家托马斯·布林克(ThomasBrink)的观测帮助。

Filippenko用UnistellareVscope拍摄了SN2023ixf的早期照片，该望远镜在业余爱好者中很受欢迎，因为该望远镜消除了背景光，从而可以在城市等光污染严重的地区进行夜间观测。他和其他123名天文学家(大部分是业余爱好者)最近使用Unistellar望远镜发表了他们对这颗超新星的早期观测结果。

“这一偶然的观察结果是在进行天文学公共宣传时获得的，表明这颗恒星的爆炸时间比板垣发现它的时间要早​​得多，”他开玩笑地补充道，“我应该立即检查我的数据!”