天文學界迎來「瞬間捕獲」的重大突破!歐洲南方天文台(ESO)甚大望遠鏡(VLT)在超新星SN 2024ggi被發現後僅26小時,就成功拍攝到其爆炸早期的瞬間——這是人類首次觀測到恆星核心爆炸物質穿過表面的關鍵時刻。這顆距離地球2200萬光年的超新星,不僅以罕見的近距離讓科學家得以詳細研究,更透過分光偏振法揭露「橄欖形爆發」的獨特幾何結構,為破解大質量恆星死亡機制提供了教科書級的數據。該研究成果已於11月12日發表在《科學進步》(Science Advances)期刊。
驚天速度:26小時從發現到捕捉的「宇宙賽跑」
這次突破性觀測的背後,是一場與時間的極速較量:
- 發現時刻:2024年4月10日晚間,SN 2024ggi在長蛇座NGC 3621星系中首次被偵測到,研究主要作者、清華大學助理教授易陽當時剛抵達舊金山,意識到事件緊迫性後立即啟動行動;
- 緊急申請與批准:12小時內完成ESO觀測申請,隨即獲得批准,展現國際天文機構的高效協作;
- 捕捉瞬間:4月11日,距離發現僅26小時,智利的VLT就透過特殊儀器拍攝到爆炸細節——此時爆炸衝擊波正穿過恆星表面,這一階段僅持續數小時至一天,稍縱即逝。
超新星SN 2024ggi:大質量恆星的「死亡樣本」
SN 2024ggi不僅觀測時機獨特,其本身也是研究大質量恆星演化的理想對象:
- 距離優勢:位於2200萬光年外的NGC 3621星系,對天文學家而言足夠近,可透過望遠鏡解析爆炸細節,不同於遙遠超新星僅能觀測到點狀光;
- 恆星特性:屬於質量超過太陽8倍的大質量恆星,前身是一顆質量達太陽12-15倍、半徑超太陽500倍的紅巨星,完美符合「大質量恆星生命末期」的教科書案例;
- 爆炸分類:屬於II型超新星(由大質量恆星核心坍縮引發),是研究恆星死亡物理過程的關鍵類型。
科學突破:分光偏振法j揭開「橄欖形爆發」之謎
以往超新星爆炸被認為是球形對稱,但SN 2024ggi的觀測打破了這一認知,關鍵在於VLT的FORS2儀器與「分光偏振法」技術:
1. 偏振技術的獨特價值
美國德克薩斯農工大學教授、合著者王立凡解釋:「爆炸恆星看似單點光,但光子的偏振特性會攜帶形狀資訊——球體的偏振會相互抵消,而非對稱形狀則會呈現淨偏振信號。」VLT的FORS2儀器是南半球唯一能進行此類精細測量的設備。
2. 橄欖形爆發與形狀演變
觀測數據顯示,SN 2024ggi的初始爆炸呈現「橄欖形」(軸對稱結構),隨著爆炸擴大與周圍物質相互作用,形狀逐漸變平,但對稱軸始終保持一致。易陽指出:「這一發現指向大質量恆星爆炸的常見物理機制,證明軸對稱性是此類爆炸的關鍵特徵。」
恆星死亡的「平衡崩潰」:從燃料耗盡到超新星爆發
SN 2024ggi的觀測也讓公眾得以窺見大質量恆星生命末期的劇烈過程:
- 平衡狀態:恆星一生都處於「重力內拉」與「核聚變壓力外推」的平衡中,維持穩定球形;
- 燃料耗盡:當核心燃料耗盡,核聚變壓力消失,平衡崩潰,核心迅速坍縮;
- 衝擊波反彈:周圍物質向內墜落後,從緻密核心反彈形成衝擊波,向外傳播;
- 超新星爆發:衝擊波撞擊恆星表面時釋放巨大能量,使超新星可見,這一階段的早期形狀正是科學家長期追尋的關鍵線索。
宇宙研究的新里程碑:淘汰舊模型,推進恆星演化理論
這次觀測成果不僅填補了超新星研究的空白,更對現有理論產生深遠影響:
- 驗證與修正模型:橄欖形爆發的發現讓科學家得以淘汰部分「球形對稱爆炸」的舊模型,優化軸對稱爆炸的物理機制模擬;
- 揭示恆星死亡共性:軸對稱性的證實暗示這可能是大質量恆星爆炸的普遍特徵,有助於統一不同類型超新星的演化路徑;
- 全球合作典範:從清華大學團隊的快速反應到ESO的儀器支持,國際协作成為突破科學邊界的關鍵。ESO天文學家費迪南多·帕塔特(Ferdinando Patat)表示:「這證明好奇心與即時行動能釋放塑造宇宙的物理學深刻見解。」
對天文愛好者而言,SN 2024ggi的發現不僅是一次科學突破,更讓人類對「恆星死亡」這一宇宙壯觀現象有了更具象的認知。未來隨著VLT等先進設備的持續觀測,或許還將揭開更多宇宙深處的秘密。












