一、開普勒超新星的驚鴻一瞥
開普勒超新星在 1604 年的出現，猶如夜空中綻放的璀璨煙花，吸引了全世界的目光。它首次被觀測到是在 1604 年 10 月 9 日，其亮度在峰值時視星等達到 -2.5，超過了夜空中任何其他恒星，甚至在白天也能被觀測到，且持續了三個多星期。歐洲、中國、南韓和阿拉伯等地都有關於這次超新星爆發的觀測記錄。
這顆超新星位於蛇夫座，距離地球約 1.3 萬光年到 2 萬光年，是銀河系內最後一顆被觀測到的超新星。自 1604 年以來，銀河系內再未觀測到超新星爆發，但河外的超新星則屢見不鮮，如 1987A 超新星。開普勒超新星的遺骸成為了研究超新星殘骸的典型物件，至今仍受到天文學家的深入研究。
開普勒超新星是當代看見的第二次超新星爆發，前一次發生在 1572 年的第谷新星。開普勒超新星在天文學史上具有重要地位，它為後來的天文學研究提供了寶貴的資料。德國天文學家開普勒對這顆超新星進行了深入研究，並寫了一本書記錄此事，書名為【De Stella nova in pede Serpentarii】（蛇夫座足部的新星）。開普勒超新星爆發後的遺骸成為了往後發現的同類物體的原型，在四百年後的今天仍然是常常被深入研究的天體。
二、發現者開普勒的卓越貢獻
（一）天文學領域的傳奇人生
約翰尼斯開普勒，德國傑出的天文學家。作為丹麥天文學家第谷布拉赫的學生，他追隨老師的腳步，在天文學領域不斷探索。開普勒利用第谷多年積累的觀測資料，仔細分析研究，發現了行星沿橢圓軌域執行的規律，並提出行星運動三定律，為牛頓發現萬有重力定律打下了堅實基礎。
在第谷的工作基礎上，開普勒經過大量計算，編制成【魯道夫星表】，表中列出了 1005 顆恒星的位置。這個星表比其他星表精確得多，直到十八世紀中葉，仍被天文學家和航海家們視為珍寶，其形式幾乎沒有改變地保留到今天。
1604 年，開普勒在天空中發現了一個新的發光體，這便是後來以他名字命名的開普勒超新星。從 1604 年到 1606 年間，開普勒一直在研究這顆超新星，直到它於 1606 年消失。由於當時天文望遠鏡尚未發明，開普勒的研究主要依靠肉眼觀察。他深入研究後寫了一本書巨細無遺地記錄此事，書名為【De Stella nova in pede Serpentarii】（蛇夫座足部的新星）。
（二）超新星的命名由來
後人以開普勒命名這顆超新星，是為了紀念他對該超新星研究做出的傑出貢獻。開普勒超新星在 1604 年的出現，引起了全球的關註。它的亮度在峰值時超過了夜空中任何其他恒星，視星等達到 -2.5，白天也能被觀測到，持續了三個多星期。開普勒對這顆超新星的深入研究和詳細記錄，為後來的天文學研究提供了寶貴的資料。他所繪的星圖，記錄了超新星的位置，以字母 「N」 標示。開普勒超新星爆發後的遺骸成為了往後發現的同類物體的原型，在四百年後的今天仍然是常常被深入研究的天體。因此，用開普勒的名字命名這顆超新星，是對他在天文學領域卓越貢獻的一種肯定和紀念。
三、超新星的驚人特征
（一）高速膨脹的殘骸
開普勒超新星的殘骸至今仍在以驚人的速度向外膨脹。根據科學家的觀測，這些物質的最高擴散速度竟然達到了每秒 8700 公裏，每小時超過了 3000 萬公裏，這是空氣中音速的 25000 倍，近乎於 3% 的光速。觀測顯示，開普勒超新星是典型的 Ia 型超新星，由一顆白矮星和一顆主序星組成。白矮星強大的重力會吞噬伴星的物質，當質素達到太陽的 1.44 倍時，就會發生熱核爆炸，變成 Ia 型超新星。在這個過程中，部份伴星物質會圍繞雙星系統形成星周介質。當超新星爆發時，這些物質被炸出。科學家利用 NASA 的錢德拉 X 射線太空望遠鏡在 2000 年、2004 年、2006 年、2014 年和 2016 年期間對開普勒超新星拍攝影像，發現其中 15 個關鍵位置在 X 射線波段 「發光」。
2017 年的觀測利用錢德拉的多個儀器所測得的光譜，獲得了更精確的彌散速度和方向。他們發現，除了少部份關鍵點在星周介質的作用下有所減速外，更多的關鍵點則像脫韁的野馬一樣，平均速度能夠達到每秒 4600 公裏。天文學家們在對其他類似的超新星進行觀測時發現，即使是剛剛爆發幾天或者幾周，這些超新星噴射的物質也只有與它相似的速度。很明顯，開普勒超新星的物質有相當一部份可以在星周介質中如穿墻術一樣視若無物，幾乎沒有任何的減速，迅速地擴散到宇宙空間。
（二）不對稱的爆發
開普勒超新星的爆發可能不均勻，或者星周介質不對稱。透過都卜勒效應可以發現，在觀測的 15 個關鍵點中，有 8 個關鍵點是朝著遠離地球的方向移動，還有 2 個是向著靠近地球的方向移動，另外還有 5 個關鍵點的運動方向還不確定。這意味著，這顆超新星的爆發本來就是不均勻的，或者沿著我們視線方向的星周介質是不對稱的。至於二者之中哪一個是真實情況，目前不得而知，還需要進一步的觀測。另一方面，這種不對稱性可以讓我們更好地了解超新星爆發時的細節。比如：在這 15 個關鍵點中，發現其中 4 個不僅速度相似、距離相近、移動方向也相同，而且其中各種元素的豐度也一致。由此可見，它們原本是位於白矮星表面極為接近的位置上。
四、研究進展與未解之謎
（一）殘骸的高速移動
天文學家利用錢德拉 X 射線太空望遠鏡對開普勒超新星殘骸進行了深入研究。測量結果顯示，最快的碎片結的速度為每小時 2300 萬英裏，是超新星殘骸的最高速度記錄。碎片結的平均速度約為每小時 1000 萬英裏，爆炸波以每小時 1500 萬英裏左右的速度膨脹。研究人員透過分析不同年份獲得的 「錢德拉」 X 射線光譜估算了 「小疙瘩」 的速度，並呼叫了 2000 年、2004 年、2006 年和 2014 年的影像來檢測它們的位置變化，測量垂直於我們視線的移動速度，最後估計出每個碎片在三維空間中的真實速度。
從動畫中可以明顯看到這些碎片向外膨脹的情況，場面十分震撼。雖然經過了 400 多年，但那些碎片並沒有因為與周圍物質相碰撞而減慢自身的膨脹速度。造成這種情況的原因還不是特別清楚，一些科學家提出，開普勒超新星遺跡來自一種異常明亮的 Ia 型超新星，這可能解釋了快速移動的物質。還有一種可能是，遺跡周圍的直接環境本身就是塊狀的，這可以讓一些碎片透過低密度的區域，避免被大大減速。
（二）爆炸原因的探索
對於開普勒超新星的爆炸原因，科學家們進行了多種推測。可能源於一顆異常明亮的 Ia 型星，這或許是一些碎片穿過低密度區域而沒有減速的原因。也有科學家認為，可能是兩顆白矮星合並產生了爆炸。目前，研究團隊正在試圖確定這次超新星爆發的中心點，並尋找到白矮星的伴星，從而進一步了解引發爆炸的原因。他們發現殘骸中心附近缺少明亮的恒星，這意味著像太陽這樣的恒星在達到臨界質素之前不會向白矮星提供物質，取而代之的是兩個白矮星的合並。然而，關於開普勒超新星的爆炸原因仍然存在許多未解之謎，需要更多的研究和觀測來揭示其真正的起源。
五、研究意義重大深遠
（一）為宇宙研究開啟大門
開普勒對超新星的研究具有重大的意義，為人類了解宇宙中恒星演化、宇宙擴張以及元素來源提供了重要資料。開普勒超新星的發現，讓人們得以深入研究恒星在生命末期的劇烈爆發過程，從而更好地理解恒星的演化歷程。透過對超新星殘骸的觀測和分析，科學家們能夠推斷出恒星在爆發前的狀態以及爆發後的變化，為研究恒星的生命周期提供了寶貴的線索。
超新星爆發釋放出巨大的能量，對周圍的宇宙空間產生強烈的影響。開普勒超新星的研究有助於我們了解宇宙的擴張機制。超新星爆發產生的沖擊波可以推動周圍的物質，影響星系的結構和演化。同時，超新星爆發也是宇宙中鐵元素等重元素的主要來源之一。這些重元素在宇宙中廣泛分布，對於行星的形成和生命的誕生起著至關重要的作用。
開普勒的研究成果影響了後來的科學家，為宇宙學的發展奠定了基礎。他對超新星的詳細記錄和深入分析，為後人提供了寶貴的參考資料，激發了更多科學家對宇宙奧秘的探索。
（二）推動科學進步的基石
開普勒的貢獻如行星執行三定律、改進折射望遠鏡、編制星表等，為後人研究宇宙打下了堅實的基礎。他提出的行星運動三定律，不僅為牛頓發現萬有重力定律提供了重要的基礎，也為現代天文學和物理學的發展奠定了基石。這三個定律簡潔而準確地描述了行星的運動規律，使人們對太陽系的結構和行星的運動有了更深刻的認識。
開普勒對折射望遠鏡的改進，使得人類能夠更清晰地觀測天體，為天文學的發展提供了有力的工具。他的改進使得望遠鏡的放大倍數更高，觀測效果更好，為後來的天文學家們提供了更好的觀測手段。
編制星表是開普勒的又一重要貢獻。他編制的【魯道夫星表】列出了 1005 顆恒星的位置，比其他星表更加精確。這個星表在很長一段時間內被天文學家和航海家們視為珍寶，為他們的研究和導航提供了重要的參考。
開普勒被稱為 「天空立法者」，這是對他在天文學領域卓越貢獻的高度贊譽。他的研究成果不僅在當時具有重大的意義，而且對後世的科學發展產生了深遠的影響。他的工作為人類探索宇宙的奧秘開啟了一扇大門，激勵著無數的科學家們繼續前行。
