音速的2.5萬倍！這顆超新星爆發四百年後，仍然在高速膨脹

公元1604年，夜空中突然有一顆超新星爆發，成為後來近400年間唯一肉眼可見的超新星。這顆超新星，被行星三大定律的發現者克卜勒發現，因此又被稱作克卜勒超新星。

時至今日，這顆超新星的爆發已經過去416年了。在宇宙的尺度上，416年幾乎相當於是一瞬間，因此，它對於我們了解超新星剛剛爆發所經歷的變化至關重要。同時，和許多幾十萬光年外的同類超新星相比，它和我們的距離只有2萬光年，觀測起來也相對更容易一些。正是由於這兩個原因，克卜勒超新星一直是科學家們重點研究的對象。

通過對幾十年前和最近的觀測數據進行對比，科學家驚訝地發現：儘管過了四百多年的時間，被炸出的物質一點沒有減速，仍然在瘋狂地向外擴張。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公裡，也就是每小時超過了3000萬公裡！這整整是空氣中音速的25000倍，也就是近乎於3%的光速！

你可能會想：「宇宙本來就是真空的，沒有空氣阻力，這些物質自然可以始終加速下去，這有什麼好奇怪的？」

乍一聽，這麼說也有道理，但實際情況並非如此。

觀測顯示，克卜勒超新星是一顆典型的Ia型超新星。這種超新星由兩顆恆星組成，其中一顆是白矮星，另一顆是主序星。白矮星引力非常強，可以吞噬伴星的物質，增加自己的質量。當它的質量達到太陽的1.44倍時，就會發生熱核爆炸，亮度迅速躥升，於是就變成了一顆Ia型超新星。

在這個過程中，伴星的物質並沒有完全落入這顆白矮星上。有一些物質會圍繞在這個雙星系統周圍，形成一個雲狀結構，天文學上稱之為星周介質。當Ia型超新星爆發的時候，這些物質就會跟著被炸開。

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年期間對克卜勒超新星拍攝的圖像，德克薩斯大學阿靈頓分校Matthew Millard領導的天文學家團隊對其噴射物的15個關鍵位置進行了觀測。這些關鍵點在可見光波段無法觀測，但是會在X射線波段「發光」，被科學家觀測到。

2017年，他們再次利用錢德拉X射線望遠鏡對克卜勒超新星進行了觀測。這一次的觀測，雖然方法與以往相同，但是利用了錢德拉的多個儀器所測得的光譜，因此獲得的彌散速度和方向都比以往更加精確。通過圖像的對比，他們可以計算這些位置在宇宙空間中的移動速度。

（圖片說明：錢德拉X射線望遠鏡在前四個年份拍攝到的克卜勒超新星遺址，其中紅色、綠色和藍色分別代表著低能、中能和高能X射線，通過四張圖片的對比可以清晰地看到物質在向外彌散。）

他們發現，除了少部分關鍵點在星周介質的作用下有所減速，這和理論是比較符合的。但更多的關鍵點則並沒有表現出應有的限速現象來，它們就像是脫韁的野馬一樣，似乎完全不受任何控制，平均速度能夠達到每秒4600公裡！天文學家們在對其他類似的超新星進行觀測的時候發現，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，克卜勒超新星的物質有相當一部分可以在星周介質中如穿牆術一樣視若無物，幾乎沒有任何的減速，迅速地擴散到宇宙空間。

值得注意的是，Millard等人觀測的15個關鍵點並非是完全均勻分布的。通過都卜勒效應可以發現：其中有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，或者還有一種可能，那就是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，Millard等人發現其中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。

總而言之，他們的這次研究表明，在所有Ia型超新星中，克卜勒超新星的能量相當高，才保持了如此驚人的彌散速度。在未來幾年的時間裡，Millard和他的團隊還將繼續跟蹤、觀測更多的關鍵點，以確認他們對於其彌散速度的計算和觀測結果，建立一個更加完整、精確的物質分布三維圖像，並且推測爆發的瞬間所釋放的驚人能量。

另外，就像我們說的Ia型超新星是由一顆白矮星和另一顆恆星組成的。該團隊目前也試圖確定這次超新星爆發的中心點，並且尋找到另一顆恆星，從而判斷這次超新星爆發的原因。目前，由於尚未找到明亮的恆星，科學家們也一度懷疑這次爆炸可能源自於白矮星的合併。

Ia型超新星被稱為是宇宙的標準燭光，用來衡量遙遠天體的距離。關於Ia型超新星，目前科學家們還有很多的爭議，這個「燭光」到底標準不標準，也始終有人質疑。克卜勒超新星提供了一次絕佳的觀測機會，也許從它的身上，我們能找到答案吧。