這個引人註目的物體在仙後座附近看起來與土星一樣明亮，中國和日本的歷史編年史將其記錄為「客星」。
中國天文學家用這個術語來表示天空中的臨時物體，通常是一顆彗星，或者像在這種情況下一樣，是一顆恒星在其生命結束時的災難性爆炸。
這個物體現在被稱為SN 1181，是在望遠鏡發明之前記錄的少數超新星之一，幾個世紀以來一直困擾著天文學家。
現在，一項新的研究首次詳細描述了SN 1181，它建立了一個超新星從最初爆發出現後立即到今天的演化電腦模型。研究小組將該模型與檔案望遠鏡對其星雲的觀測結果進行了比較 - 巨大的瓦斯和塵埃雲，至今可見，這是這一重大事件的殘余物。
研究人員表示，這項分析強烈表明，SN 1181屬於一類罕見的超新星，稱為Iax型超新星，其中熱核爆發可能不是一顆而是兩顆白矮星的結果，這些白矮星劇烈碰撞但未能完全引爆，留下一顆「僵屍星」。
「Iax型超新星有20或30個候選者，」7月5日發表在【天體物理學雜誌】（The Astrophysical Journal）上的這項研究的主要作者Takatoshi Ko說。「但這是我們在自己的銀河系中唯一知道的。Ko是東京大學天文學博士生。
更重要的是，該研究還發現，莫名其妙的是，在過去研究中檢測到的高速恒星風，就在20年前就開始從僵屍星的表面吹來，增加了SN 1181的神秘光環。專家說，解開這次超新星事件背後的機制可以幫助天文學家更好地了解恒星的生死以及它們如何促進行星的形成。
超新星爆炸失敗
天文學家花了840年才解開SN 1181的第一個大謎題——確定它在銀河系中的位置。這顆垂死的恒星是最後一顆沒有被確認殘余物的望遠鏡前超新星，直到 2021 年英國曼徹斯特大學天體物理學教授艾伯特·齊爾斯特拉 （Albert Zijlstra） 將其追溯到仙後座的一個星雲。
業余天文學家達娜·帕奇克（Dana Patchick）在2013年搜尋美國國家航空暨太空總署（NASA）的寬視場紅外巡天探測器（WISE）的檔案時發現了這個星雲。但是，沒有參與這項新研究的Zijlstra是第一個與SN 1181建立聯系的人。
「在 Covid 的（高峰期），我度過了一個安靜的下午，坐在家裏，」Zijlstra 說。「我使用中國古代目錄中的記錄將超新星與星雲進行了匹配。我認為這現在已經被普遍接受——很多人都看過它，他們一致認為這似乎是正確的。這是那顆超新星的殘余物。
這個星雲距離地球大約7000光年，在其中心有一個快速旋轉的地球大小的物體，稱為白矮星 - 一顆致密的死星，已經耗盡了核燃料。對於超新星殘骸來說，這個特征是不尋常的，因為爆炸應該已經消滅了白矮星。
Zijlstra 和他的合著者在 2021 年 9 月撰寫了一篇關於這一發現的研究。該報告表明，由於這種「僵屍」白矮星的存在，SN 1181可能屬於難以捉摸的Iax型超新星類別。
在更常見的Ia型超新星中，當一顆相似的恒星耗盡其燃料時形成的白矮星開始從附近的另一顆恒星中積累物質。與太陽不同，許多恒星成對存在，或雙星系統。這顆白矮星會積累物質，直到它在自身重力的作用下塌縮，透過大規模爆炸重新點燃核融合，創造出宇宙中最亮的物體之一。
更罕見的 Iax 型是一種由於某種原因導致爆炸停止的情況。「一種可能性是，Iax型與其說是爆炸，不如說是兩顆白矮星的合並，」Zijlstra說。「兩者走到一起，全速撞擊對方，這可以產生很多能量。這種能量導致了超新星的突然亮度。
這種大規模的碰撞可能解釋了SN 1181僵屍星的另一個奇怪方面。它不含氫或氦，這在太空中是非常不尋常的，Zijlstra說。
「宇宙中大約90%由氫組成，其余的幾乎完全是氦。其他一切都非常罕見，「他說。「在你找到一個不是氫或氦的原子之前，你需要尋找10,000個原子。但是我們的恒星（位於我們太陽系中心的太陽）只有（主要）這些。所以，很明顯，（僵屍明星）發生了一些極端的事情。
無法解釋的恒星風
有了在何處尋找SN 1181的知識，以及它可能是Iax型殘余物的建議，Ko和他的同事們開始著手揭開其剩余的秘密。
「透過準確跟蹤殘余物的時間演變，我們首次獲得了SN 1181爆炸的詳細特性。我們確認這些詳細的特性與Iax型超新星一致，「Ko說，並補充說，研究中的電腦模型與過去對望遠鏡殘余物的觀測一致，包括歐洲航天局的XMM-Newton太空望遠鏡和NASA的錢德拉X射線天文台。
Ko的分析表明，SN 1181的殘余物由兩個不同的沖擊區域組成。當物質被超新星爆炸噴射並遇到星際空間時，形成了一個外部的。一個較新的內在問題更難解釋。
該研究表明，這個內部沖擊區域可能是一個跡象，表明這顆恒星在爆炸幾個世紀後再次開始燃燒，導致了一個令人驚訝的發現，Ko補充說：高速恒星風似乎在20到30年前就開始從恒星表面吹來。
通常，這種被天文學家稱為恒星風的快速粒子流應該從白矮星上吹走，這是恒星在超新星爆炸後快速旋轉的副產品。
「我們並不完全理解為什麽這顆恒星重新點燃，恒星風最近才開始，」Ko說。「我們推測，這顆恒星之所以重新點燃，是因為SN 1181是一顆Iax型超新星，這是一次不完全爆炸。結果，爆炸噴出的物質並沒有完全逸出，而是保持在中心白矮星的重力影響範圍內。由於白矮星的重力，這種物質最終可能積聚到白矮星上，導致它重新點燃。
然而，Zijlstra指出，這一理論與觀測結果形成鮮明對比，這些觀測結果顯示恒星的亮度在過去一個世紀中已經變暗。
「目前尚不清楚這與風向開啟有何關系，」他說。「我本來以為這顆星星會變亮而不是褪色。
Ko和他的同事們意識到了這個問題。他們說，他們認為風和變暗之間存在某種關系，並正在對此進行調查。
研究人員正在準備用兩種他們尚未使用的儀器對SN 1181進行進一步觀測：新墨西哥州的超大射電望遠鏡陣列和夏威夷的斯巴魯望遠鏡。
Ko說，這些研究將有助於讓科學家了解所有超新星。
「Ia型超新星在發現宇宙加速膨脹方面至關重要，」他說。「但是，盡管它們很重要，但它們的爆炸機制仍然未知，使其成為現代天文學中最重要的挑戰之一。
他補充說，透過研究SN 1181及其不完全爆炸，科學家們可以深入了解Ia型超新星的機制。
千載難逢的機會
由於像SN 1181這樣的物體對於制造人類所構成的許多元素非常重要，因此研究它們是一個很好的機會，根據Zijlstra的說法。
「這些非常有活力的事件可以積累出比鐵重的元素，比如稀土，」他說。「有一個1000年前的此類事件的例子很有價值，我們仍然可以看到噴射出的物質，也許在未來我們可以確切地看到在事件中被創造了哪些元素。
這些知識將幫助科學家了解地球是如何形成和獲得這些元素的，Zijlstra補充說。
從歷史上看，古代對超新星的觀測對現代天體物理學至關重要，路易士安那州立大學天體物理學和天文學名譽教授布萊德利·謝弗（Bradley Schaefer）說，他沒有參與這項最新研究。
Schaefer補充說，SN 1181代表了從超新星到超新星殘余物的少數可靠連線之一。這個物體很重要，因為它是對難以捉摸的Iax型進行良好觀察的唯一可能情況。
「人們已經意識到，Iax型超新星約占任何星系中超新星的20%，包括我們自己的銀河系，它們可能形成早期宇宙中大部份神秘的塵埃，」Schaefer在一封電子信件中說。
他補充說，在我們的有生之年，天體物理學家不會對Iax型事件進行更好的觀測，因此研究人員應該努力理解SN 1181。
