新照片揭示了恒星爆炸时的真实景象

一个国际研究团队将这项研究成果发表在了《自然·天文学》期刊上。他们使用了位于美国加州的高角分辨率天文中心（CHARA阵列）的干涉测量法，这种方法通过组合多台望远镜收集的光线，能生成极其清晰的图像。正是这种更高的分辨率，让科学家得以直接拍摄到这些快速变化事件的演化过程。

CHARA阵列主任、来自佐治亚州立大学的盖尔·谢弗表示：“这些图像让我们近距离观察到恒星爆发时物质是如何被抛射出去的。要捕捉这些暂现事件，就需要灵活调整夜间观测计划，以便追踪新发现的目标天体。”

### 什么是新星？激波为何重要？
新星发生在密近双星系统中：当一颗白矮星（恒星死亡后留下的致密核心）从其邻近的伴星那里吸积气体时，这些被“偷来”的物质不断积聚，最终会引发失控的核反应，导致天体在天空中突然变亮。直到最近，天文学家大多只能通过间接方式推测新星爆发初期的情况，因为膨胀的碎片在观测中看起来只是一个单一的光点。

准确观察抛射物如何向外爆发并相互作用，是解释新星中激波形成机制的关键。美国宇航局（NASA）的费米大面积望远镜（LAT）首次发现了激波与新星的关联。在运行的前15年里，费米-LAT探测到了20多颗新星发出的GeV能量级辐射，表明这些爆发能在银河系中产生伽马射线，也凸显了它们作为多信使源的研究潜力。

### 2021年两颗行为迥异的新星
研究团队重点观测了2021年爆发的两颗新星，发现它们的行为差异显著。武仙座V1674新星是有记录以来爆发速度最快的新星之一，在几天内就完成了增亮和变暗的过程。图像显示，有两股气体流以垂直方向向外运动——这表明该事件涉及多次抛射物质的相互作用。尤其关键的是，当NASA的费米伽马射线太空望远镜探测到高能伽马射线时，这些新的气体流恰好出现在图像中，这直接证明了激波产生的辐射与这些碰撞气流有关。

仙后座V1405新星的演化则慢得多。它出人意料地将外层物质保留了50多天后才释放出去，为新星中存在延迟抛射现象提供了迄今为止最明确的证据。当这些物质最终挣脱时，引发了新的激波，而NASA的费米望远镜再次观测到了与这场“二次爆发”相关的伽马射线。

该研究的第一作者、得克萨斯理工大学物理学与天文学教授埃利亚斯·艾迪表示：“这些观测让我们能实时观看恒星爆发的过程，这是一个非常复杂且长期被认为极具挑战性的课题。我们不再只是看到简单的闪光，而是开始揭示这些爆发的真实复杂性。这就好比从模糊的黑白照片升级到高清视频。”

### 干涉测量法揭示结构，光谱证实细节
能观察到如此精细的结构，得益于干涉测量法——也就是用来拍摄银河系中心黑洞图像的同类技术。研究团队还将这些图像与来自双子座望远镜等主要观测设施的光谱数据进行了对比。这些光谱追踪了抛射气体中不断变化的特征，而新出现的光谱特征与干涉测量图像中观察到的结构完全吻合，直接一对一地证实了气流的形成和碰撞过程。

密歇根大学天文学教授、研究合著者、干涉测量成像专家约翰·莫尼尔说：“这是一个非凡的飞跃。我们现在能够观察恒星爆发并立即看到被抛射到太空中的物质结构，这太了不起了。它为研究宇宙中一些最剧烈的事件打开了一扇新窗口。”

### 这一发现如何改变对恒星爆发和伽马射线的认知
研究结果表明，新星的爆发远比单一的突然爆发复杂。同时，这也有助于解释为何这些事件会产生强烈的激波，进而产生包括伽马射线在内的高能光。NASA的费米望远镜在揭示这种关联中起到了核心作用，使新星成为研究激波物理和粒子加速的“天然实验室”。

密歇根州立大学合著者、恒星爆发专家劳拉·乔米克教授说：“新星不仅仅是银河系中的‘烟花’，它们是研究极端物理的实验室。通过观察物质抛射的方式和时间，我们终于能够将恒星表面的核反应、抛射物质的几何结构以及从太空探测到的高能辐射联系起来。”

总体而言，这些结果挑战了长期以来认为新星爆发是单一、瞬时事件的观点。观测反而表明，新星的爆发存在多种方式，包括多次抛射和恒星外层的延迟释放，这彻底改变了科学家对这些爆发事件的理解。

艾迪说：“这只是一个开始。通过更多这样的观测，我们终于能够开始回答关于恒星如何诞生、死亡以及影响周围环境的重大问题。曾经被视为简单爆发的新星，正展现出比我们想象的更加丰富和迷人的一面。”

这两颗新星的图像是通过CHARA阵列的开放获取项目收集的，该项目得到了美国国家科学基金会AST-2034336和AST-2407956号 grants的支持。佐治亚州立大学的文理学院、教务长办公室以及研究与经济发展副校长办公室也为CHARA阵列提供了机构支持。