比千新星更奇异的宇宙爆发

反常的千新星

当那些质量最大的恒星走到生命尽头时，会形成壮观的超新星爆发，将碳、铁等重元素播撒到宇宙之中。而当一对中子星相互撞击时，会产生另一种爆炸形式——千新星，这会锻造出甚至更重的元素，比如金和铀。

迄今为止，只有一次千新星事件得到了毫无歧义的确认，那就是发生在2017年的历史性事件——GW170817。在那次事件中，两颗中子星猛烈相撞，在时空中激起涟漪，即引力波，同时也向整个宇宙释放出电磁辐射。那次事件所释放出的引力波被激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波探测器（VIRGO）探测到，而释放出的电磁辐射则被世界各地数十台地面和空间望远镜捕捉到。

在一项于近期发表在《天体物理学快报》上的研究中，天文学家报告了一个名为AT2025ulz的千新星候选事件。相较于GW170817，AT2025ulz的情况要复杂得多：研究人员提出，这一反常事件可能是一种前所未见的“超千新星”，即由超新星触发的千新星。这种事件此前仅存在于理论设想之中，从未被观测到。

像超新星的千新星

2025年8月18日，LIGO-Virgo-KAGRA合作组报告了一次新的引力波信号。

几分钟之内，负责运行这些引力波探测器的研究团队便向天文学界发出了警报，通知他们记录到了一次看似源自两个天体并合的引力波信号，并报道其中至少一个天体的质量异常之小。警报中还附带了一张关于信号源位置的粗略定位图。

几小时后，位于帕洛玛天文台的茨威基暂现源设施（ZTF）率先锁定了一个距离地球约13亿光年的快速变暗的红色天体，该天体被认为与引力波源起源于同一位置。

随后，十余台望远镜将观测目标对准该天体，以获取更多信息。观测结果证实，这次爆发的光迅速变暗，其辐射明显偏红——正如八年前的GW170817事件所表现的那样。在GW170817千新星中，这种红色辐射源自金等重元素；这些原子比轻元素拥有更多的电子能级，因此会阻挡蓝光，让红光穿透。

然而，在数天之后，AT2025ulz开始再次变亮，颜色转为偏蓝，并在其光谱中显现出氢元素的特征——这些都是超新星而非千新星的典型迹象。可是，来自遥远星系的超新星通常无法产生足够强的引力波，因此难以被LIGO和VIRGO探测到，而千新星则可以。

因此，一些天文学家认为，AT2025ulz只是由一次普通超新星触发的事件，实际上与引力波信号并无关联。

到底可能发生了什么？

但是，这项研究的作者并没有放弃探索。他们发现了几条线索，让他们察觉到这一事件有不同寻常之处。

首先，AT2025ulz并不像典型的千新星GW170817，也不像一颗普通的超新星。此外，LIGO和Virgo的引力波数据表明，并合体系中至少有一颗中子星的质量低于太阳质量——这就很令人非常困惑，因为中子星的质量范围一般从约1.2倍太阳质量到约3倍太阳质量。

不过，也有一些理论学家曾提出，中子星的质量可以更小，甚至低于太阳质量，但这样的中子星至今从未被观测到。理论学家提出了两种情景，用以解释中子星的质量为何可以比太阳质量小：

• 在一种情景中，一颗快速旋转的大质量恒星发生超新星爆炸，留下了一颗高速旋转的中子星。随后该中子星在一种称为“裂变”的过程中分裂成两颗微小的、低于太阳质量的中子星。

• 第二种情景称为“碎裂”：同样是一颗快速旋转的恒星发生超新星爆炸，但这一次，在坍缩的恒星周围形成了一个物质盘。这个物质盘中不均匀的团块状物质会逐渐聚合成一颗微小的中子星，其过程与行星形成的方式相似。

鉴于LIGO和Virgo探测到并合体系中至少存在一颗质量低于太阳的中子星，因此研究人员认为有可能是两颗新形成的中子星以螺旋方式相互靠近并合，释放出穿越宇宙的引力波，并最终爆发出千新星。

超千新星的艺术构象图：一颗大质量恒星首先发生超新星爆炸（上）。随后，两颗中子星诞生（中），其中至少有一颗被认为其质量低于太阳。接着，这两颗中子星以螺旋方式相互靠近并合，释放出引力，并形成剧烈的千新星爆发（下）。千新星会向宇宙播撒最重的元素，例如金和铂，这些元素主要会发出红光。（图/Caltech/K. Miller and R. Hurt (IPAC)）

当千新星合成大量重元素时，最初会发出红光，正如ZTF和其他望远镜所观测到的那样。然而，初始超新星爆发抛出的膨胀碎屑，遮蔽了天文学家对千新星的观测视野。

这段视频展示了一种被假设存在的天体现象——超千新星：一颗大质量恒星发生超新星爆炸，坍缩形成恒星核心，并在其中诞生出两颗中子星。随后，这两颗中子星以螺旋方式相互靠近并最终并合，释放引力波，同时向宇宙播撒金、铂等重元素。（视频/Caltech/K. Miller and R. Hurt (IPAC)）

换言之，一次超新星爆炸可能孕育出一对新生的中子星，而它们随后并合，形成了千新星爆发。

尚未定论的发现

不过，尽管这一理论值得探讨，但研究团队强调，目前证据仍不足以做出明确的断言。

检验“超千新星”理论的唯一办法，是找到更多类似事件。研究人员表示，未来的千新星事件或许并不会像GW170817那样典型，甚至可能会被误认为是超新星。因此，天文学家可以在类似这样的数据中寻找新的可能性。

#参考来源：

https://www.caltech.edu/about/news/possible-superkilonova-exploded-not-once-but-twice

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2000

#图片来源：

封面图&首图：Caltech/K. Miller and R. Hurt (IPAC)