本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。超新星爆发，是宇宙中最为激烈的一种天文现象，可以使得一颗恒星瞬间爆发出巨大的能量，使其亮度超过自己所在的星系整体亮度。我们通常所说的超新星爆发，通常指的是大质量恒星演化末期的爆发，将大量物质抛射到宇宙空间的同时，核心坍缩成一颗中子星甚至是黑洞。（图片说明：超新星）不过，在宇宙中，还有一种超新星爆发，非常特殊。这种超新星，只发生在双星系统中，那就是Ia型超新星。Ia型超新星的出现，要求双星系统内必须要有一颗白矮星，还要有一颗红巨星。白矮星是一颗死亡的恒星，但它又属于致密星，引力非常强。而红巨星也是进入到演化末期的恒星，体积大幅膨胀，并且会向宇宙空间抛射大量的物质。于是，凭借着强大的引力，白矮星就像是宇宙中的吸血鬼，把红巨星抛射出来的物质疯狂地吸附到自己的身上。当它的质量达到1.4倍太阳质量（即钱德拉塞卡极限）时，就会发生热核爆炸，这就是Ia型超新星。听起来这个要求比较苛刻，但实际上双星系统在宇宙中很常见，而且宇宙中大部分恒星的命运都是从红巨星演化成白矮星，所以Ia型超新星并不罕见。而且，根据目前的研究，Ia型超新星的种类也并不单一，其中还有一种非常特殊的形式，那就是Iax型超新星。根据科学家的推测，平均每发生次Ia型超新星爆发时，其中就有31次是Iax型超新星。但是，由于释放的能量仅有前者的1%-50%，信号相对比较弱，所以科学家们观测到的Iax型超新星数量非常有限。也是因为同样的原因，科学家们推测，Iax型超新星爆发所产生的元素种类和数量，也和普通的Ia型超新星有所不同。只不过，由于观测数量太少，科学家们对这种天体的了解仍然很少。最近，由中国天文学家周平所带领的国际科学家团队，在人类历史上首次发现了银河系内的Iax型超新星，填补了一项天文学空白。在一份新闻稿中，周平介绍说：“尽管此前已经有其他星系的Iax型超新星被我们发现过，但始终没有在银河系内发现它的痕迹。因此，本次发现对于了解白矮星各种各样的爆炸形式有着非常重要的意义。”对于天文学家来说，Iax型超新星的重要性不仅仅在于它罕见，更是因为它们极有可能是宇宙中大量重元素的诞生摇篮，如铬、铁、镍等。这个超新星遗迹位于银河系中心黑洞SgrA*附近，所以被科学家们命名为SgrAEast。为了进行本次研究，该团队利用NASA的钱德拉X射线望远镜，对它进行了长达35天的观测。X射线数据表明，SgrAEast的元素和普通的Ia型超新星大不相同，而是与Iax型超新星高度吻合。（图片说明：SgrA*附近的超新星遗迹，红色是甚大望远镜拍摄的图像，青色来自于钱德拉X射线望远镜）实际上，SgrAEast是很早以前就闯入天文学家的视线了。在最近20年的时间里，许多天文学家都对银河系中心的超大质量黑洞进行了观测。但是，在拍摄到的图像中，总是有一些比较诡异的背景，令他们非常困惑。同样来自于南京大学的李志远告诉我们：如今，我们终于搞清楚了这是什么天体，以及它是怎样形成的。正是利用了钱德拉X射线望远镜的光谱仪，他们对这片区域内各种元素的发射线特征分析，确定了它来自于一颗Ia型超新星，而且很有可能是罕见的Iax型超新星。（图片说明：X射线光谱和Iax型超新星的硫、氩、钙、锰、铁、镍发射线的特征高度吻合）虽然我们前面看似介绍了完整的Ia型超新星爆发历程，但实际上其中有诸多细节都是未知的。比如白矮星吸收红巨星的物质具体是怎样的过程、其中有哪些细节，科学家的了解都非常有限。研究人员认为，Iax型超新星爆发的核心原因，在于一种名为纯湍流缓燃（PTD）的机制。在这种机制下，Iax型超新星的爆发比普通的Ia型超新星要更缓慢一些，这也是导致它释放能量较少的重要原因。（图片说明：SgrAEast的元素比例与理论上PTD模型高度一致）通过X射线光谱，研究人员也注意到，Iax型超新星爆发时所产生的元素，和大质量恒星核心坍缩的超新星爆发并不相同，中等质量元素和铁元素的含量相对更低一些。相对应的，锰/铁和镍/铁的比例要更高一些。周平等人很兴奋，因为这很可能暗示着他们已经找到了一直想要寻找的目标。加州帕萨迪纳加州理工学院的共同作者、来自于中国香港的梁成志介绍说：“这个结果向我们展示了白矮星不同的爆发形式、爆发原因以及它们制造这些基本元素的各种形式。如果我们判断的这个超新星遗迹没有错误，它将是距离地球最近的研究样本。”对于这颗Iax型超新星，科学家的研究结果仍然还有很多不确定性，其主要原因就在于对超新星的建模还有许多不确定因素。从另一个角度来讲，这次研究正好是对于超新星模型的一种补充。凭借着NASA的钱德拉X射线望远镜的光谱仪，科学家们对于超新星有了更加深入的了解。未来，随着更加强大的观测设备和光谱仪的出现，超新星爆发的更多细节也都将逐渐浮出水面。尤其是罕见的Iax型超新星，也将慢慢失去它们的神秘感。正是这些超新星爆发的过程，产生了大量的重元素。而这些重元素不仅构成了今天的行星世界，更是生命出现的基础。因此，了解这些超新星，就等于是在了解生命的起源，这也是这些研究的重要意义所在。
