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4.4亿光年外的大熊座深处,一场剧烈的星体爆炸掀翻了周围的平静。这场死亡恒星释放

4.4亿光年外的大熊座深处,一场剧烈的星体爆炸掀翻了周围的平静。这场死亡恒星释放出的可见光,亮度是一般超新星爆发的10倍以上。在望远镜的视野里,它凭借一己之力,掩盖了所在星系NGC 3191里上千亿颗恒星的总和光芒。

天文学家将这场发生于2017年的爆炸称为SN 2017egm。它是人类已知离地球最近的超亮超新星(superluminous supernova)之一。它离地球足够近,给了天文学家一次看清强光背后真相的绝佳机会。

恒星燃料耗尽后,核心承受不住自身重力向内坍塌,随后向外炸开,形成普通的超新星爆发。但普通的物理坍塌根本无法提供如此恐怖的能量输出。在这场刺眼的强光深处,必然藏着一台马力全开的秘密引擎。

寻获引擎的线索藏在伽马射线里。伽马射线是宇宙中能量最高的光子。过去将近20年,天文学家在几千个超新星爆发的数据里寻找伽马射线,虽然偶有线索浮现,但始终未能获得确凿的探测结果。直到最近,一支国际研究团队翻阅 NASA 费米伽马射线空间望远镜的数据,终于在这场大爆炸的观测数据中捕捉到了清晰的高能信号。这很可能是人类首次从超亮超新星上获得确凿的伽马射线探测。信号的出现为锁定引擎的身份提供了迄今最有力的证据。

引擎的真面目是磁星(magnetar)。恒星核心向内坍缩时,重力将它极限挤压成一个城市大小的致密球体,形成中子星。磁星是中子星的极端变体。它的磁场强度是普通中子星的1000倍,相当于普通冰箱贴磁力的10万亿倍。这颗新生的星体磁力惊人,同时以每秒几百圈的速度疯狂自转。

极速旋转的超强磁场变成了一台粒子发射器。它持续向外喷射电子和正电子(电子的反物质),在磁星周围形成一片巨大的高能粒子云,也就是磁星风星云。在这个暴风眼中,正反粒子相撞湮灭、高能光子碰撞产生粒子对等多种相互作用同时上演。极端的物理环境像一台高压锅,批量制造出大量的伽马射线。

这一机制很好地解释了异常亮度的来源。爆炸初期,外围极其浓密炽热的恒星碎片将磁星死死裹住。诞生于中心的伽马射线根本无法逃脱。它们在厚重的碎片云里反复碰撞,每次撞击都损失一点能量。经过无数次碰撞消耗,这些高能射线最终衰减成能量更低的可见光。这股被截留的庞大能量,将超新星的可见光亮度推向了物理极限。

爆炸发生大约三个月后,物理条件出现转折。超新星炸飞的碎片云随着膨胀变大,密度开始下降,温度逐渐冷却。原本密不透风的恒星残骸终于变得透明。中心不断生成的伽马射线终于找到缝隙泄漏出来。它们穿越4.4亿光年,砸在了 NASA 费米望远镜的探测器上。

可见光先爆发,伽马射线在三个月后漏出,这段时间差与磁星引擎的运转模型高度吻合。它解释了超新星为什么能亮得违背常理,也把天文学家将近二十年的理论推演变成了可见的现实。死亡恒星的中心并没有彻底归于沉寂。那颗疯狂自转的磁星,正在用极端暴烈的方式接管这片星空。

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图一:超亮超新星 SN 2017egm 于2017年5月23日由欧洲航天局盖亚任务发现,图源:左,Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and Pan-STARRS1 (PS1);右,Nordic Optical Telescope using the ALFOSC图二:蟹状星云形成于1054年观测到的一次超新星爆发,图源:NASA/CXC/SAO/J. Major

信源:Scolaro, Bianca. "NASA's Fermi glimpses power source of supercharged supernovae." Phys.org, edited by Gaby Clark, 20 May 2026