重大突破

　　近日，中国科学院紫金山天文台与清华大学联合对M101星系中爆发的超新星SN2023ixf极早期激波辐射信号进行了成功的捕获和研究，通过提取和分析超新星爆炸后约1小时的多色测光数据，首次见证了极早期激波辐射由红变蓝的奇特现象。通过结合激波突破、星周尘埃消融和星周物质相互作用等物理过程，对SN2023ixf上升期的多波段光变曲线进行了成功的解释。该研究成果在2023年12月14日以“A shock flash breaking out of a dusty red supergiant”为题在线发表在《自然》（Nature）上。

　　大质量恒星在演化末期由于核聚变终止通常会产生核心坍缩型超新星。引力坍缩造成的激波会在短时间内突破恒星外部大气而产生瞬时辐射。这些极早期辐射信号是揭示激波传播过程、超新星爆炸不对称性和星周环境的关键。但目前国际上对超新星激波辐射的观测非常稀少，尤其缺乏多波段信息，这导致了我们对上述过程的了解仍非常有限。

　　SN2023ixf爆发于距离我们约6.8Mpc的近邻星系M101，由日本业余天文学家Koichi Itagaki于2023年5月19日首先发现。M101这样的近邻星系是国内外广大天文爱好者长期热衷拍摄的目标。SN2023ixf被发现后，清华大学教授、紫金山天文台客座研究员王晓锋牵头的联合研究团队迅速联系天文爱好者并获得了覆盖爆发前后的彩色图像。但天文爱好者所采用的探测器没有经过严格的规范与标准化测试，与专业天文研究的科学级探测器存在一定的差异。团队中的清华大学博士研究生李盖茨与中国科学院国家天文台博士后李文雄等通过不断摸索尝试首次成功实现了对天文爱好者观测数据的多波段测光数据抽取，得到了可靠的SN2023ixf极早期多色测光数据（图1）。这些数据揭示了早期激波辐射的反常颜色演化，为重要发现奠定了基础。团队中的紫金山天文台博士后胡茂凯和美国加州大学伯克利分校博士后杨轶承担了早期辐射的模型拟合部分的工作。在考虑激波辐射、星周尘埃消融以及星周物质相互作用等物理过程后，SN2023ixf早期激波辐射的多波段光度和温度演化得到了合理的解释（图2）。团队中的紫金山天文台博士后孙天瑞、胡镭和博士研究生陈健还利用位于紫金山天文台姚安观测站的南极巡天望远镜AST3-3和姚安高精度望远镜（YAHPT）两台光学设备开展了对SN2023ixf的快速后随观测（图3），获得了较好的上升期的多波段光变曲线，为限制SN2023ixf的星周环境提供了重要观测数据，为模型拟合也提供了重要帮助。

　　李盖茨是论文的第一作者，胡茂凯、李文雄、杨轶为共同第一作者，王晓锋教授为通讯作者。该工作的紫金山天文台部分得到了青海省重大科技专项、江苏省卓越博士后计划的支持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06843-6

图1 SN2023ixf极早期光学测光数据。b-d: 由RGB彩色图像抽取出来的单波段测光数据。i-o: 合成的超新星爆炸后1.4小时到5.7小时彩色测光数据，可以看出SN2023ixf快速地由红到蓝的演化过程。

图2 SN2023ixf极早期多波段光变曲线的拟合。通过结合激波突破、快速消融尘埃产生的消光和星周物质相互作用等物理过程，可以合理地解释SN2023ixf上升期多波段光变曲线。

图3 南极巡天望远镜AST3-3（左图）和姚安高精度望远镜（YAHPT，右图）。