撰文 | 阿維謝伊 · 蓋爾-揚(yáng)（Avishay Gal-Yam）?

翻譯 | 謝懿

作者簡(jiǎn)介：阿維謝伊·蓋爾-揚(yáng)（Avishay Gal-Yam）于2004年畢業(yè)于以色列特拉維夫大學(xué),，獲得天體物理學(xué)博士學(xué)位，曾是美國(guó)加州理工學(xué)院的哈勃博士后研究人員,。

能量最高的超新星爆炸發(fā)生時(shí),，會(huì)發(fā)出駭人的亮光，場(chǎng)面極其震撼壯觀,，釋放出的能量足以毀滅周圍行星上的所有文明,。

2005年年中，美國(guó)夏威夷莫納克亞的凱克天文臺(tái)對(duì)兩架“孿生”望遠(yuǎn)鏡中的一架完成了升級(jí),。通過(guò)自動(dòng)矯正大氣湍流,，升級(jí)后的那架望遠(yuǎn)鏡可以像哈勃空間望遠(yuǎn)鏡那樣，拍攝出銳利清晰的圖像,。美國(guó)加州理工學(xué)院的施里尼瓦斯·庫(kù)爾卡尼（Shrinivas Kulkarni）強(qiáng)烈建議,，自己學(xué)校的年輕學(xué)者（本文作者也是其中一員）盡快申請(qǐng)觀測(cè)時(shí)間。他警告說(shuō),，一旦天文學(xué)界的其他科學(xué)家意識(shí)到這架望遠(yuǎn)鏡有多厲害,，申請(qǐng)使用這架望遠(yuǎn)鏡就會(huì)變得非常困難。

聽(tīng)從了這一建議,，我和當(dāng)時(shí)的博士后研究人員德里克·?？怂梗―erek Fox）、道格·倫納德（Doug Leonard）一起,，想嘗試一下以前幾乎只有哈勃空間望遠(yuǎn)鏡才能進(jìn)行的一類研究：搜尋超新星的前身星,。換句話說(shuō)，我們想要知道,，當(dāng)恒星即將爆炸時(shí),，它們看上去會(huì)是什么樣子,。

數(shù)十年來(lái)，理論學(xué)家已經(jīng)可以預(yù)言什么樣的天體會(huì)變成超新星,。例如,，他們知道明亮的藍(lán)色恒星很快就會(huì)爆炸，但對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō),，“很快”意味著上百萬(wàn)年的時(shí)間,。因此，觀察恒星爆炸的整個(gè)過(guò)程雖然能讓我們更好地認(rèn)識(shí)超新星,，但顯然,，追蹤觀測(cè)某一顆恒星并不現(xiàn)實(shí)。

我們認(rèn)為,，凱克望遠(yuǎn)鏡（即升級(jí)后的那架望遠(yuǎn)鏡）可以幫助我們,，而我們也獲得了2005年11月一個(gè)夜晚的觀測(cè)時(shí)間。當(dāng)我飛到夏威夷大島時(shí),，我對(duì)天氣很是擔(dān)心,，因?yàn)槲覀冎挥幸淮螜C(jī)會(huì)來(lái)嘗試這一新方法。還好,，天公作美,，那一夜的觀測(cè)把我送上了一條研究之路。正是沿著這條路,，我最后推翻了一些有關(guān)恒星能有多大,，這些巨星又是如何死亡的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。

那時(shí),，很多科學(xué)家都認(rèn)為,，質(zhì)量非常大的恒星不會(huì)爆炸，而會(huì)通過(guò)星風(fēng)流失物質(zhì),，逐漸變小,。的確，絕大多數(shù)的理論天體物理學(xué)家都會(huì)說(shuō),，由于這些強(qiáng)勁的星風(fēng)，今天宇宙中的恒星無(wú)法長(zhǎng)得很大——它們的質(zhì)量不會(huì)超過(guò)100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量太多,。

但是,，根據(jù)我們?cè)谙耐牡挠^測(cè)結(jié)果，我們漸漸意識(shí)到,，在目前的這個(gè)宇宙中,，確實(shí)存在至少有200個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，而且它們會(huì)以宇宙中最劇烈的爆炸結(jié)束自己的一生,。令人驚訝的是,，我們還發(fā)現(xiàn),，這些恒星中有些會(huì)以天文學(xué)家前所未見(jiàn)的方式爆炸——這個(gè)爆炸與恒星中央產(chǎn)生的反物質(zhì)有關(guān)。

在早期宇宙中,，如此碩大甚至可能更大的恒星是從原初氣體中形成的第一代天體,。因此，它們的爆炸方式可以告訴我們,，它們所制造的化學(xué)元素是如何散播到周圍的宇宙中,，最終為今天的恒星、行星以及人類播撒下種子的,。

不可能的開(kāi)始

我們開(kāi)始使用“凱克”時(shí),，我和福克斯,、倫納德希望觀測(cè)一顆爆發(fā)中的超新星,，然后查看“哈勃”曾經(jīng)拍攝的圖像，從中尋找該恒星爆炸前的圖像,。因此,，這顆超新星就得在“哈勃”拍攝過(guò)的眾多星系中尋找。在“哈勃”拍攝的圖片中尋找目標(biāo)恒星的困難之處在于,，我們得弄清楚在一個(gè)擁有數(shù)十億顆恒星的星系中,，到底是哪一顆恒星發(fā)生了爆炸。為了做到這一點(diǎn),，我們需要以很高的精確度來(lái)測(cè)量超新星的位置,。沒(méi)有“凱克”望遠(yuǎn)鏡上那種自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，只有通過(guò)“哈勃”才可能完成這項(xiàng)工作,。而且,，即使有了“哈勃”，這一任務(wù)也極具挑戰(zhàn)性,，天文學(xué)家此前僅成功識(shí)別出了3顆前身星,。

在當(dāng)時(shí)仍處于爆發(fā)階段的超新星中，我們選擇了名為SN 2005gl的這顆,。其他科學(xué)家或許會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)糟糕的選擇：通常,，搜尋超新星前身星的科學(xué)家一般只關(guān)注距離地球6 000萬(wàn)光年以內(nèi)的天體，而SN 2005gl到地球的距離是這個(gè)數(shù)字的3倍多——大約2億光年,。對(duì)于我們來(lái)說(shuō),，要想在“哈勃”拍攝的圖像中尋找這顆超新星的前身星，該恒星必須要是迄今觀測(cè)到的最亮的恒星之一才行,。成功的可能性很小,，但我們覺(jué)得，有時(shí)得把目光放長(zhǎng)遠(yuǎn)些,，才能獲得巨大的回報(bào),。

我們的冒險(xiǎn)得到了回報(bào),。利用“凱克”的觀測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量出了SN 2005gl的位置之后,，我們查看了“哈勃”拍攝的一張圖片,，在圖片上看到了類似一顆恒星的東西——盡管我們還不確定。如果它是一顆恒星,，它的亮度（可能是太陽(yáng)的100萬(wàn)倍）說(shuō)明,，這是一顆大質(zhì)量恒星——100倍于太陽(yáng)。然而,，如果考慮到當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)可的觀點(diǎn),，即質(zhì)量如此大的恒星根本不應(yīng)該爆炸，絕大多數(shù)天文學(xué)家會(huì)認(rèn)為,，那張圖片上的光點(diǎn)可能是由更小,、更暗弱的恒星所組成的星團(tuán)，它們一起產(chǎn)生了我們所看到的亮度,。而我們的數(shù)據(jù)當(dāng)時(shí)還無(wú)法排除這種可能性,。

另一次奇特的爆炸

盡管我們得到的證據(jù)尚不確鑿，但對(duì)于尋找大質(zhì)量恒星死亡的觀測(cè)證據(jù),，我卻越來(lái)越有興趣,。不過(guò)，在科學(xué)研究中,，很少會(huì)有一條坦途通往最終答案,。2006年，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)讓我得到了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn),，這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅暗示了巨大的恒星會(huì)出現(xiàn)超新星爆炸,，而且它們的爆炸方式同樣驚人。這讓我想到了一種完全不同的恒星爆炸——伽馬射線暴（gamma-ray burst）,。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了一個(gè)新的篇章,，而這一切都始于2006年我們?cè)趧P克天文臺(tái)度過(guò)的又一個(gè)晚上。不過(guò)那天晚上,，老天爺不太配合,，天氣很糟糕。我坐在控制望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)旁,，等待了數(shù)個(gè)小時(shí),。

正當(dāng)我開(kāi)始認(rèn)為，這次長(zhǎng)途旅行將一無(wú)所獲時(shí),，云層變薄了。天空雖然沒(méi)有徹底放晴,，但可以看到一些星星,。我決定觀測(cè)當(dāng)時(shí)可見(jiàn)的,、最亮的超新星，也就是異常明亮的SN 2006gy——此前8天,，美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的羅伯特·昆比（Robert Quimby）用一臺(tái)大小不到“凱克”望遠(yuǎn)鏡1/20的望遠(yuǎn)鏡,，就觀測(cè)到了這顆超新星。我抓緊時(shí)間觀測(cè),，才15分鐘,，云層又變厚了，再也沒(méi)有變薄的跡象,，這個(gè)晚上算是報(bào)廢了,。

但隨后，我的同事,、加州理工學(xué)院伊蘭·奧費(fèi)克（Eran Ofek）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì),，對(duì)我獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果證實(shí),，SN2006gy是有史以來(lái)觀測(cè)到的最明亮的超新星爆炸,。當(dāng)時(shí)任職于美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的內(nèi)森·史密斯（NathanSmith）所進(jìn)行的一項(xiàng)類似研究也得出了這樣的結(jié)論。但這說(shuō)不通,。在我們知道的超新星中,，沒(méi)有一種擁有如此高的亮度。SN 2006gy所在的星系,，“哈勃”此前沒(méi)有拍攝過(guò),，因此我們無(wú)法仔細(xì)地研究它的前身星。但根據(jù)爆炸的劇烈程度判斷,，這顆恒星的質(zhì)量可能至少為太陽(yáng)的100倍,。

驚人的亮度：過(guò)去幾年中，本文作者及其合作者觀測(cè)到的一些超新星爆炸,，被證明是科學(xué)家當(dāng)時(shí)觀測(cè)到的最劇烈的爆炸,。2006年，他們觀測(cè)到了一個(gè)亮度破歷史記錄的超新星（粉色）,，2009年又觀測(cè)到了更亮的超新星（橙色）,，但這些超新星暗去的速度相對(duì)較快。2007年,，他們觀測(cè)到的另一顆超新星雖然在亮度上不是最高的,，但它釋放的能量卻是最多的（黃色）?？茖W(xué)家認(rèn)為,，這類新的超新星爆炸發(fā)生在質(zhì)量非常大的恒星中。

對(duì)于這個(gè)等級(jí)的亮度,，我們考慮了幾種可能的解釋,，其中有兩種看起來(lái)還算靠譜,。第一種解釋是，這種極致的亮度源自激波（shock wave）的熱輻射,，而激波則是在超新星爆炸產(chǎn)生的碎片追上恒星爆炸前吹出的慢速星風(fēng),，并將星風(fēng)掃除時(shí)所產(chǎn)生的。我們想到的第二種可能解釋則是放射性,。超新星會(huì)合成新元素,，其中大部分是放射性同位素，它們隨后會(huì)衰變成其他更穩(wěn)定的元素,。也許,，恒星劇烈的爆炸合成了巨量的放射性物質(zhì)，這些物質(zhì)的緩慢衰變?yōu)榕蛎浿械暮阈菤埡≡谱⑷肓四芰?，使之不斷發(fā)出熒光,。但是，什么樣的天體才能產(chǎn)生足量的放射性物質(zhì),，很好地解釋如此駭人的亮度呢,？

這個(gè)問(wèn)題讓我們極感興趣。為了回答這個(gè)問(wèn)題,，我們開(kāi)始回顧過(guò)去的理論研究,。吉迪恩·拉卡維（Gideon Rakavy）、喬拉·沙維夫（Giora Shaviv）和扎爾曼·巴卡特（Zalman Barkat）這3位天體物理學(xué)家在20世紀(jì)60年代末發(fā)表的一篇論文引起了我們的注意,，他們提出了一種新的恒星爆炸方式,。

恒星發(fā)光是因?yàn)樗鼈兊暮诵臉O為致密，溫度極高,，能使得氫原子聚變成氦以及更重的元素,，釋放出能量。密度和溫度這兩個(gè)參數(shù),，大體上控制著一顆大質(zhì)量恒星核心的物理狀況及其演化,。通常，隨著時(shí)間流逝,，恒星的核心會(huì)變得越來(lái)越致密,，溫度越來(lái)越高，反應(yīng)條件會(huì)越過(guò)一個(gè)又一個(gè)閾值,，使核心里的物質(zhì)聚變成越來(lái)越重的元素——首先是從氦到碳,，然后是從碳到氧……每個(gè)反應(yīng)階段可能會(huì)持續(xù)數(shù)千到數(shù)十億年，具體時(shí)間則取決于恒星核心的燃燒對(duì)溫度和壓強(qiáng)的影響有多大,。

拉卡維及其合作者計(jì)算了一下,，當(dāng)一顆質(zhì)量數(shù)百倍于太陽(yáng)的恒星經(jīng)過(guò)演化，其核心的絕大部分都由氧構(gòu)成時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在較小的恒星中,，我們知道接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么：這顆恒星會(huì)收縮,，核心會(huì)升溫，直到條件允許,，氧聚變成硅為止。但在一顆特超巨星（hypergiant）中,，該理論認(rèn)為,，恒星核心會(huì)在引力作用下收縮，溫度也會(huì)升高,，但密度不會(huì)變得太大,。因此在這種情況下，不會(huì)發(fā)生氧的聚變,，而是會(huì)有其他事情發(fā)生：物理學(xué)家稱之為對(duì)生成（pair production）,。

(點(diǎn)擊查看大圖)

在溫度足夠高的物質(zhì)中，核子和電子這樣的高能粒子會(huì)發(fā)射出能量很高的光——由于光子的能量很高,，因而位于伽馬射線波段,。根據(jù)著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc²，兩個(gè)能量極高的光子如果發(fā)生碰撞,，會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)變成其他粒子對(duì),，尤其是由電子和它的反物質(zhì)正電子所組成的正負(fù)電子對(duì)。由此,，光子攜帶的大部分能量就會(huì)轉(zhuǎn)變成物質(zhì)形式,。結(jié)果是，電子和正電子比起產(chǎn)生它們的光子所產(chǎn)生的壓強(qiáng)要小得多：因?yàn)樗鼈冇凶灾?。如果一顆質(zhì)量非常大的恒星的核心演化出了這樣的狀況,，它的壓強(qiáng)就會(huì)突然下降，就好像打開(kāi)了放氣閥一樣,。此前,，內(nèi)部壓強(qiáng)使得該恒星免于在自身的引力下坍縮，但現(xiàn)在,，這顆恒星的核心會(huì)變得不穩(wěn)定,，開(kāi)始快速收縮。

恒星核心密度的飆升,，會(huì)觸發(fā)氧聚變,。與在穩(wěn)定情況下不同，在坍縮的核心中,，反應(yīng)條件已經(jīng)超過(guò)了氧聚變的閾值,，因此這次觸發(fā)是爆炸性的：聚變釋放出的核能會(huì)進(jìn)一步加熱核心內(nèi)的物質(zhì)，反過(guò)來(lái)，這又會(huì)加速核聚變,，形成一個(gè)“失控”的反應(yīng)鏈,。這顆恒星會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)——僅僅幾分鐘，燃燒大量的氧,，釋放出的能量會(huì)超過(guò)它擁有的全部引力能（gravitational energy）,。因此，盡管典型的超新星爆炸會(huì)留下中子星,、黑洞這樣的殘骸,，但在這一類型的爆炸中，天體會(huì)被完全炸毀,。唯一留下的就是一個(gè)快速膨脹的星云,，主要由這一爆炸中合成的元素組成。

那三位天體物理學(xué)家預(yù)言,，在這類天體事件中——由于電子—正電子對(duì)的生成而使恒星失穩(wěn),，因此稱為“對(duì)不穩(wěn)定性超新星”（pairinstability supernova），除了會(huì)產(chǎn)生其他相對(duì)較重的元素之外,，還會(huì)產(chǎn)生大量的鎳56,。鎳56的原子核很緊密，雖然它本身具有放射性,，但最終會(huì)形成無(wú)放射性的鐵,。如果這一過(guò)程發(fā)生在SN 2006gy前身星的身上，我們認(rèn)為,，鎳56的衰變也許可以解釋這個(gè)超新星的高亮度,。

雖然這三個(gè)天體物理學(xué)家的理論是正確的，但幾十年來(lái)的共識(shí)是,，他們假想的這一過(guò)程在自然界中其實(shí)并不會(huì)發(fā)生,。研究恒星形成和演化的理論家認(rèn)為，質(zhì)量如此大的恒星根本就不應(yīng)該形成,，至少不會(huì)出現(xiàn)在今天的宇宙中,。即便它們形成了，它們也會(huì)吹出強(qiáng)勁的星風(fēng),，迅速流失絕大部分物質(zhì),，使核心的質(zhì)量不足以產(chǎn)生“對(duì)不穩(wěn)定性”。大爆炸之后不到10億年的情況則有所不同,。那時(shí),，第一代恒星的質(zhì)量可能很大，足以以“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星的形式爆炸,。

同時(shí),，SN 2006gy在天文學(xué)家中紅極一時(shí)，更多的人開(kāi)始開(kāi)展相關(guān)觀測(cè)和理論研究。有點(diǎn)諷刺意味的是,，盡管是因?yàn)镾N 2006gy,，我們和超新星研究領(lǐng)域中的其他科學(xué)家才開(kāi)始重新思考“對(duì)不穩(wěn)定性模型”，但最后,，這一天文事件的特征,，也就是SN 2006gy的亮度隨時(shí)間變暗的具體方式，似乎與鎳放射性不大相符,。在“對(duì)不穩(wěn)定性”爆炸中,，絕大部分的光不應(yīng)來(lái)自爆炸本身，而是來(lái)自爆炸合成的鎳56和其他放射性同位素,。放射性已經(jīng)研究得很透徹，在這一過(guò)程中,，衰變會(huì)以一個(gè)可預(yù)言的,、漸變的速率進(jìn)行。但SN 2006gy明亮了幾個(gè)月之后,，卻突然消失了,。這種突然性的消失說(shuō)明，SN2006gy不會(huì)是由放射性所驅(qū)動(dòng)的,，它不大可能是一顆“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星,，我們提出的另一可能——這顆超新星不同尋常的亮度來(lái)自激波，開(kāi)始為天文學(xué)家所接受,。但是,，這次與“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星的失之交臂，讓我開(kāi)始對(duì)這類超新星的信號(hào)敏感起來(lái),。

驚人的發(fā)現(xiàn)

夏威夷那個(gè)不太走運(yùn)的夜晚過(guò)去了幾個(gè)月后,，我前往美國(guó)科羅拉多度假。然而,，我的度假才開(kāi)始,，就被美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的彼得·紐金特（Peter Nugent）發(fā)來(lái)的一封郵件打斷。當(dāng)時(shí),，我和紐金特經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間籌備,，剛啟動(dòng)了一個(gè)大規(guī)模超新星搜索計(jì)劃，他發(fā)給我的,，是一個(gè)有著怪異光譜的超新星,，此前我從未見(jiàn)過(guò)這樣的超新星。

在自然界中,，每一種元素的原子都會(huì)吸收和發(fā)出特定波長(zhǎng)的光線,，因此一個(gè)天體的光譜，就能提供有關(guān)發(fā)光物質(zhì)化學(xué)組成的信息。紐金特發(fā)來(lái)的天體,，也就是SN 2007bi的光譜表明,，這顆超新星的元素組成非常奇怪，而且溫度極高,。

回到加州理工學(xué)院之后,，我繼續(xù)追蹤這顆超新星的演化。它的亮度大約是典型超新星的10倍,，而且可以長(zhǎng)時(shí)間保持：從數(shù)天到數(shù)周,，又從數(shù)周到數(shù)月，它似乎不愿意就這么暗淡下去,。我越來(lái)越確信,，這就是我在尋找的“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星——它過(guò)了一年多時(shí)間才從我們的視線中消失。但是,，我需要更多的數(shù)據(jù)來(lái)支持我的解釋,。

2007年到2008年，我和幾個(gè)合作者一直在使用加州理工學(xué)院帕洛瑪天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)SN 2007bi,。距離發(fā)現(xiàn)這顆超新星約一年后,，隨著它變得越來(lái)越暗，我請(qǐng)兩位同事,，加州理工學(xué)院的理查德·埃利斯（Richard Ellis）和庫(kù)爾卡尼使用凱克天文臺(tái)的大型望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)它——在電子郵件中,，我向他們保證“這顆超新星絕不是蓋的”。

同時(shí),，我回到以色列魏茲曼科學(xué)研究所工作,。2008年8月，庫(kù)爾卡尼和他的研究生曼斯·卡斯利瓦爾（Mansi Kasliwal）把SN2007bi最新的光譜發(fā)給了我,。當(dāng)我首次進(jìn)行粗略分析時(shí),，我無(wú)法相信我所看到的。我一遍又一遍地分析這份光譜,，但結(jié)果始終一致：在它的爆炸過(guò)程中,，鎳56的生成量多得驚人，相當(dāng)于5~7個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量,。這個(gè)數(shù)字是此前任何觀測(cè)值的10倍多,，正好是我們預(yù)期的在“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星爆發(fā)中，鎳56的生成量,。那晚,，我在公寓里來(lái)回踱步，思考著這一發(fā)現(xiàn)的潛在意義,。妻子奇怪地看著我,，并問(wèn)我怎么了,，我說(shuō)：“我想我有了一個(gè)大發(fā)現(xiàn)?！?/span>

2008年底,，我前往德國(guó)加興，與馬普天體物理研究所的保羅·馬扎利（Paolo Mazzali）合作,。馬扎利是定量分析超新星光譜的世界級(jí)專家,，他可以檢驗(yàn)我通過(guò)粗略分析所得到的結(jié)果。他還擁有另一個(gè)大型設(shè)備,、位于智利的歐洲南方天文臺(tái)甚大望遠(yuǎn)鏡所獲得的有用數(shù)據(jù),。當(dāng)馬扎利運(yùn)行分析程序時(shí)，我們一起坐在他的辦公室里,。是的,！最終結(jié)果與我的分析相符：鎳56的生成量相當(dāng)于多個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，爆炸生成的各種元素的數(shù)量也與“對(duì)不穩(wěn)定性”模型預(yù)言的相吻合,。

確認(rèn)結(jié)果

雖然我很肯定,，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星，但當(dāng)我回到以色列,，我還是把這些數(shù)據(jù)閑置了幾個(gè)月，因?yàn)槲乙τ诹硪粋€(gè)項(xiàng)目,，去研究SN 2005gl——最初,，正是因?yàn)檫@顆超新星，我才開(kāi)始研究“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星,。2005年年底,，當(dāng)我和福克斯,、倫納德找到SN 2005gl可能的前身星時(shí),，我們無(wú)法確定這到底是一顆單獨(dú)的恒星還是一個(gè)星團(tuán)。三年后的今天,，這顆超新星已經(jīng)消失不見(jiàn),，但我意識(shí)到，我們還可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：如果那顆候選恒星并不是SN 2005gl的前身星,，那它肯定還在那里,。于是，我和倫納德用“哈勃”重新進(jìn)行了觀測(cè),。

2008年底,，我們終于確信：那顆恒星不見(jiàn)了。因此,，SN2005gl的前身星確實(shí)是一顆極為明亮,，質(zhì)量也可能相當(dāng)大的恒星——銀河系中質(zhì)量最大的藍(lán)巨星之一船底η的孿生兄弟,。

因此，有關(guān)特超巨星的盛行理論——它們?cè)诒ㄇ皶?huì)流失絕大部分質(zhì)量——至少在這個(gè)案例上是錯(cuò)誤的,。一些非常明亮,、質(zhì)量非常大的恒星確實(shí)存在，并且會(huì)在失去自身質(zhì)量之前爆炸,。如果質(zhì)量損失理論是錯(cuò)誤的,，那么也許一些特超巨星仍然存在，它們最終會(huì)以“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星的形式爆炸,。

現(xiàn)在,，我準(zhǔn)備“重訪”SN 2007bi，尋找“對(duì)不穩(wěn)定性”爆炸更為確實(shí)的證據(jù),。我和合作者使用了我們所能想到的每一種方法,，來(lái)驗(yàn)證SN 2007bi是一顆“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星的結(jié)論。我們分析了這顆超新星的光譜,，以及它的亮度隨時(shí)間變化的情況,。我們還比較了以前和現(xiàn)在的恒星爆炸模型?？斓?009年年底時(shí),，所有的證據(jù)都指向同一個(gè)結(jié)論：對(duì)于SN 2007bi，最符合邏輯,、幾乎是唯一的解釋就是,，它是一顆“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星。經(jīng)過(guò)兩年多的研究之后,，終于到了發(fā)表結(jié)果的時(shí)候了,。

現(xiàn)在，我們又找到了三個(gè)極可能是“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星的候選者,。這幾顆超新星非常罕見(jiàn)——10萬(wàn)個(gè)超新星中才有1個(gè),，它們的前身星至少要有140個(gè)，甚至重達(dá)200個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量,。它們是生成化學(xué)元素的巨型工廠,，可以發(fā)生科學(xué)界已知最劇烈的爆炸，它們甚至配得上“巨超新星”（hypernovae）的名號(hào),。

這類新的超新星最吸引人的地方可能是,，它給了我們一窺早期宇宙的機(jī)會(huì)。在大爆炸后約1億年開(kāi)始發(fā)光的第一代恒星,，可以重達(dá)100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量甚至1 000個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量,。這些巨型天體中的一些可能會(huì)通過(guò)“對(duì)不穩(wěn)定性”機(jī)制爆炸。因此,，這些古老的超新星可能是宇宙中首批爆炸的天體,，給宇宙留下了眾多重元素,，塑造了此后的恒星和行星——包括我們的太陽(yáng)和地球。

我們的觀測(cè)不僅佐證了一種新的恒星爆炸方式,，同時(shí)還意味著,，現(xiàn)代宇宙中也許還點(diǎn)綴著一些特超巨星。只有在全是氫和氦的環(huán)境中,，恒星才可能長(zhǎng)到原初恒星那般巨大,。恒星核聚變產(chǎn)生的重元素“污染”了宇宙后，會(huì)遏制恒星的吸積：如果存在重元素,，恒星坍縮得更快,，更早引發(fā)核聚變，周圍的任何殘余氣體會(huì)因此被吹散,。但很明顯,，重元素對(duì)于恒星生長(zhǎng)的抑制，并沒(méi)有天體物理學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為的那么強(qiáng),。

我和紐金特在2007年開(kāi)始籌劃的超新星巡天計(jì)劃目前已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)（Palomar TransientFactory,，帕洛馬天文臺(tái)或帕洛馬瞬變工廠）。作為該項(xiàng)目的一部分,，我們正在搜尋其他的“對(duì)不穩(wěn)定性”超新星,。事實(shí)上，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾顆候選超新星,，它們看上去和SN 2007bi非常相像,。隨著數(shù)據(jù)的積累，我們對(duì)這類恒星爆炸以及由此生成的重元素的認(rèn)識(shí)也在不斷深化,。未來(lái)的儀器設(shè)備,，例如美國(guó)航空航天局的下一代望遠(yuǎn)鏡——詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）,，將可能觀測(cè)到極為遙遠(yuǎn)的“對(duì)不穩(wěn)定性”爆炸,。也許在未來(lái)某一天，它們還將揭示宇宙第一代恒星的爆炸式死亡,。

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