这些被称为“富钙超新星”的恒星爆炸非常罕见，以至于天体物理学家一直在努力寻找并随后研究它们。因此，这些超新星的性质及其产生钙的机制仍然是难以捉摸的。

现在，由西北大学领导的一个研究小组有可能揭开这些罕见而神秘事件的真实本质。研究人员有史以来第一次用x射线成像技术检查了一颗富含钙的超新星，被称为SN 2019ehk，为这颗恒星生命的最后一个月和最终爆炸提供了前所未有的一瞥。

该研究包括来自夏威夷莫纳克亚的w·m·凯克天文台的数据，发表在2020年8月5日的《科学》杂志上天体物理学杂志．

新的发现表明，富含钙的超新星是一种致密的恒星，在其生命的最后阶段会释放一层外层气体。当恒星爆炸时，它的物质与外壳中的松散物质碰撞，释放出明亮的x射线。整个爆炸产生了极高的温度和高压，推动了产生钙的核反应。

“这些事件的数量如此之少，以至于我们从来都不知道是什么产生了富含钙的超新星，”西北大学NSF研究生研究员、主要作者韦恩·雅各布森-加兰说。“通过观察这颗恒星在其关键、动荡的终结前的最后一个月里所做的事情，我们窥探了一个以前未被探索过的地方，为瞬态科学的研究开辟了新的途径。”

“在这一事件发生之前，我们有关于富含钙的超新星可能是或可能不是的间接信息，”资深作者Raffaella Margutti说，他是西北大学物理学和天文学助理教授，也是CIERA(天体物理学跨学科探索和研究中心)的成员。爱博网站“现在，我们可以自信地排除几种可能性。”

《富人中的富人》

虽然所有的钙都来自恒星，但富含钙的超新星的冲击力最大。典型的恒星在其一生中通过燃烧氦缓慢地产生少量的钙。另一方面，富含钙的超新星在几秒钟内就会产生大量的钙。

“爆炸正在试图冷却下来，”马古蒂解释说。“它想要释放能量，而钙释放是一种有效的方式。”

利用凯克天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS)，研究人员发现SN 2019ehk发射的钙是迄今为止在单一天体物理事件中观测到的最多的。

“美丽的凯克光谱揭示了它不仅仅是富含钙，”Margutti说。“那是富人中的富人。”

“全球合作被点燃”

2019年4月，业余天文学家Joel Shepherd获得了SN 2019ehk的第一张图像，而Jaroslaw Grzegorzek是第一个向Transient Name Server报告在梅西耶100 (M100)中发现一颗新超新星的消息的人，M100是一个距离地球5500万光年的螺旋星系。

“当全世界都知道M100中有一颗潜在的超新星时，全球合作就被点燃了，”雅各布森-加兰说。“每个拥有一流望远镜的国家都转过头来观察这个物体。”

世界范围内的后续行动进行得非常迅速，超新星爆炸后仅10小时就被观测到。包括美国宇航局雨燕卫星、利克天文台和凯克天文台在内的主要天文台都在被触发的望远镜中，以光学波长检测SN 2019ehk。

加州大学圣巴巴拉分校的研究生Daichi Hiramatsu是第一个触发Swift在x射线和紫外线下研究SN 2019ehk的人。“雨燕”探测到的x射线辐射只停留了五天就完全消失了。

“在瞬息万变的世界里，我们必须在它们消失之前非常非常快地发现它们，”Margutti说。“最初，没有人在寻找x光。大地注意到了一些东西，提醒我们注意那个奇怪的东西，看起来像x射线。我们看着照片，意识到有些东西在那里。它比任何人想象的都要明亮得多。之前没有理论预测富钙瞬变会在x射线波长中如此明亮。”

发现新线索

SN 2019ehk短暂的亮度讲述了另一个关于它本质的故事。西北大学的研究人员认为，这颗恒星在最后的日子里脱落了一层外层气体。当恒星爆炸时，它的物质与外层相撞，产生明亮、高能的x射线爆发。

雅各布森-加兰说:“光度告诉我们恒星脱落了多少物质，以及这些物质离恒星有多近。”“在这种情况下，恒星在爆炸前失去了非常少量的物质。那些材料还在附近。”

尽管哈勃太空望远镜在过去的25年里一直在观测M100，但这台强大的设备从未记录到这颗正在经历最后演化的恒星——SN 2019ehk。研究人员利用哈勃望远镜拍摄的图像在爆炸发生前检查了超新星的位置，并表示这是了解这颗恒星真实性质的另一条线索。

“它很可能是一颗白矮星或质量非常低的大质量恒星，”雅各布森-加兰说。“这两种情况都会非常微弱。”

“如果没有这次爆炸，你就不会知道那里曾经有过什么东西，”马古蒂补充说。“连哈勃都看不见。”

这项名为“SN 2019ehk:具有发光x射线发射和冲击电离光谱特征的双峰富钙瞬态”的研究得到了美国国家科学基金会的支持(奖励号为DGE-1842165、PHY-1748958和AST-1909796)。