图像捕捉了850年前的恒星碰撞后果

达特茅斯学院的一位教授对两颗垂死恒星碰撞爆炸后果的图像可以帮助科学家更好地了解这种罕见的天文事件，并可能最终证实近850年前观测到的一颗明亮但短暂的恒星的身份。

物理学和天文学教授罗伯特·费森(Robert Fesen)拍摄了望远镜图像，根据他在1月12日举行的第241届美国天文学会会议上宣布的调查结果，这些图像显示了烟花般的细丝从一颗名为Pa 30的物体中心一颗非常不寻常的恒星辐射而来。Fesen是一篇论文的主要作者，该论文报告了已提交给The Astrophysical Journal Letters出版的研究结果。

Pa 30是发光气体，尘埃和其他被称为星云的物质的密集区域。费森和他的合著者报告说，Pa 30似乎几乎不含氢和氦，而是富含硫和氩元素。

费森说，星云不寻常的结构和特征与被称为白矮星的末期恒星之间碰撞的预测结果相匹配。白矮星是微弱的，密度极高的恒星，大小与地球相当，包含太阳的质量。费森说，两颗白矮星的合并是对超新星或恒星爆炸的一个亚类的一种解释，称为Iax事件，其中恒星没有被完全摧毁。

“我从未见过任何物体 - 当然银河系中没有超新星遗迹 - 看起来像这样，我的任何同事也没有，”费森说。“这种残余物将使天文学家能够研究一种特别有趣的超新星类型，到目前为止，他们只能从遥远星系的理论模型和例子中研究。

研究人员报告说，Pa 30的大小和膨胀的速度(每小时约240万英里)表明爆炸性碰撞发生在1181年左右。这与当时中国和日本天文学家的观测结果相吻合，一颗非常明亮的恒星突然出现在仙后座，并且在缓慢褪色时可见约六个月。这些转瞬即逝的明星被称为“客串明星”。

费森拍摄的星云结构和光度图像不仅提供了对其年龄的最准确估计，而且还可以让天文学家改进现有的白矮星合并模型。Pa 30是由合著者和业余天文学家Dana Patchick于2013年发现的，但到目前为止，星云的图像只显示了一个极其微弱和弥漫的物体，Fesen说。

“我们更深的图像显示Pa 30不仅美丽，而且现在我们可以看到星云的真实结构，我们可以研究它的化学组成以及中心恒星如何产生其非凡的外观，然后将这些特性与罕见白矮星合并的特定模型的预测进行比较，”费森说。

费森于 2022 年底使用达特茅斯大学拥有并与其他四所大学运营的 MDM 天文台的 2.4 米希尔特纳望远镜拍摄了 Pa 30 的图像，该天文台毗邻亚利桑那州基特峰国家天文台。费森为望远镜配备了对硫的特定发射线敏感的光学滤光片。他在非常晴朗的天空下进行了三次2000秒的曝光，并获得了有关星云结构，大小和速度的其他数据。

费森及其合著者的研究建立在俄罗斯研究人员2019年发表的工作基础上，他们在Pa 30的死中心附近发现了一颗极其不寻常的恒星。这颗恒星表现出几个特性，表明两颗白矮星相撞，它的表面温度接近40万华氏度，流出的风速惊人，约为每小时3500万英里。

2021年，香港大学的天文学家重新审视了俄罗斯团队的结果，报告说Pa 30大约有1000年的历史，与1181年记录的客星几乎处于同一天空位置。这些研究人员提出，Pa 30是近一千年前照亮夜空的白矮星碰撞的后果，尽管他们对年龄的误差幅度是300年。

“我们的新观测结果对该物体施加了更严格的限制，因为它的膨胀年龄约为850年，非常适合成为1181颗客星的遗骸，”费森说。对于古代天文学家来说，这颗新恒星几乎与从地球上看天空中第五亮的恒星织女星一样亮，甚至更亮。

“客串明星足够明亮，以至于中国的三个独立小组在几天内观察到了它，在日本也看到了它，”费森说。“像织女星这样明亮的新星会非常引人注目。对古人来说，他们的电视机就是天空，所以他们很容易注意到，并且肯定会记录天空中突然出现的一颗明亮的新星。