中國科學院云南天文臺研究員張居甲領銜的國際合作團隊，成功捕捉到超新星SN 2024ggi的爆炸激波沖破其外圍致密星周物質的壯觀瞬間。這一成果深化了科學家對超新星激波爆發(fā)物理機制的認識，并為揭示恒星晚期演化與死亡之謎提供了新的關鍵線索。7月19日，相關研究成果以《從早期閃光光譜的轉變探測SN 2024ggi的激波突破信號》（Probing the Shock Breakout Signal of SN 2024ggi from the Transformation of Early Flash Spectroscopy）為題，發(fā)表在《天體物理學雜志快報》（The Astrophysical Journal Letters）上。

激波突破是超新星爆發(fā)后最早期的電磁輻射事件，揭示了恒星死亡瞬間的極端物理過程，如激波的形成、傳播及其與恒星表面和周圍物質的相互作用，為探討超新星爆炸機制提供了線索。通常，激波突破發(fā)生的時間非常短暫，僅持續(xù)幾秒鐘或幾分鐘，因而極難被探測到。然而，對于那些在密集且不透明的星周物質中爆炸的恒星，首批光子需要穿越恒星邊緣以外的物質才能逃逸，這使得激波突破的時間延長到天的量級。這一延長為科學家提供了捕獲激波突破信號并研究相關物理過程的機會。

超新星SN 2024ggi的爆發(fā)便提供了這樣的機會。這顆超新星位于NGC3621星系，距離地球約2000萬光年。該研究利用云南天文臺麗江2.4米望遠鏡、歐洲南方天文臺10米甚大望遠鏡、意大利伽利略國家天文臺3.6米望遠鏡以及拉斯坎帕納斯天文臺6.5米麥哲倫-巴德望遠鏡等先進天文設備，在爆炸最初的幾十小時內交替對它進行高頻光譜監(jiān)測，捕捉到激波突破信號，揭示了SN 2024ggi復雜的激波傳播過程。

該研究在爆發(fā)后的13.9小時至16.2小時內，通過麗江2.4米望遠鏡的四次光譜觀測，發(fā)現被激波激化的星周物質維持在相對較低的電離狀態(tài)。然而，幾個小時后，這些物質便達到相當高的電離狀態(tài)，伴有溫度的急劇增加以及粒子被高能輻射加速的現象。這說明激波為星周物質注入了大量能量，并逐漸突破其阻礙。值得注意的是，電離態(tài)在達到峰值后的9個小時內出現波動，表明激波突破時遇到的物質結構比理論模型預期得復雜。基于這些激波信號，科研人員計算出激波突破的時間和區(qū)域，并對星周物質的密度與分布進行科學測算。

通過捕獲這顆超新星激波突破信號，科研人員得以窺探它的前身星在最后階段的演化，為揭開恒星死亡之謎提供了寶貴數據。這一成果幫助天文學家更好地探討超新星爆發(fā)的初期過程以及激波在非對稱的星周物質中的傳播特性，并進一步提升了對恒星演化和超新星爆發(fā)事件的整體認識。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國載人航天工程、中國科學院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃“西部青年學者”項目，以及國際超新星中心和云南省等的支持。

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左：SN 2024ggi激波突破藝術想象圖；右：SN 2024ggi和宿主星系NGC 3621實測圖（由麗江2.4米望遠鏡三色成像合成）