近日，清华大学与中国科学院紫金山天文台等国内外多家研究机构的学者、天文爱好者密切合作，对M101星系中爆发的超新星SN2023ixf极早期激波辐射信号进行成功捕获和研究，通过提取和分析超新星爆炸后约1小时的多色测光数据，首次见证了极早期激波辐射由红变蓝的奇特现象。研究成果以《从一颗周围充满尘埃的红超巨星爆发出的激波闪光》为题，于2023年12月14日在线发表在《自然》（Nature）上。
缺乏多波段信息，超新星激波传播过程待“揭秘”
大质量恒星在演化末期由于核聚变终止通常会产生核心坍缩型超新星。引力坍缩造成的激波会在短时间内突破恒星外部大气而产生瞬时辐射。这些极早期辐射信号是揭示激波传播过程、超新星爆炸不对称性和星周环境的关键。但目前，国际上对超新星激波辐射的观测非常稀少，尤其缺乏多波段信息，导致人们对这一过程的了解仍非常有限。
据论文通讯作者、清华大学物理系教授王晓锋介绍，风车星系（M101）是离地球约2200万光年的近邻星系，由于非常漂亮，它是国内外众多天文爱好者长期热衷拍摄的目标。超新星SN2023ixf爆发于近邻星系M101，由日本业余天文学家Koichi Itagaki于2023年5月19日首先发现。
SN2023ixf被发现后，王晓锋牵头的联合研究团队迅速联系国内外天文爱好者，并获得了覆盖超新星爆发前后的彩色图像。“天文爱好者使用小口径的望远镜，要把图像拍得漂亮，需要连续拍几个小时，再把这些图像叠加起来，才能看得特别清晰，所以他们拍摄的时间段正好覆盖超新星爆发前后。”
解析彩色图像，推动大质量恒星晚期演化研究
但天文爱好者所采用的探测器没有经过严格的规范与标准化测试，与专业天文研究的科学级探测器存在一定差异。王晓锋说，天文爱好者拍摄使用的是彩色相机，而专业天文学家使用的是黑白相机，要想得到不同波段的光子信息，需要在镜头前加不同的滤光片。
“彩色相机中有RGB等颜色通道，此次拿到彩色图像后，我们反其道而行之，将R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）波段的信息独立抽取出来，进行数据提取定标，得到了可靠的SN2023ixf极早期多色测光数据。”他说，这些数据揭示了早期激波辐射的反常颜色演化，为重要发现奠定了基础。
彩色影像揭示了一颗约8500万倍太阳体积的红超巨星从死亡到爆发，形成超新星2023ixf爆发的全过程。详实的多波段观测清晰地展示了红超巨星爆发极早期破茧而出的红色激波，逐渐转变为蓝色的奇特现象。这一前所未见的彩色影像，颠覆了传统理论框架下，恒星死亡瞬间伴随蓝色激波突破的预期。
研究团队认为，由红转蓝的渐变激波预示了这颗恒星濒死之时，周围包裹着厚厚的尘埃壳。随着激波迅速外传，这些尘埃在短短数小时内被悉数摧毁。对这一过程的模型拟合则表明这颗超新星的爆发，或包裹它的尘埃层，呈现高度的非球对称。由红转蓝的激波突破，则如同揭开了笼罩濒死恒星的一层浓厚的尘埃面纱。此项研究显著推进了人们对大质量恒星晚期演化和死亡这一宇宙中普遍而神秘景象的认知。
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