音速的2.5万倍！这颗超新星爆发四百年后，仍然在高速膨胀

公元1604年，夜空中突然有一颗超新星爆发，成为后来近400年间唯一肉眼可见的超新星。这颗超新星，被行星三大定律的发现者开普勒发现，因此又被称作开普勒超新星。

时至今日，这颗超新星的爆发已经过去416年了。在宇宙的尺度上，416年几乎相当于是一瞬间，因此，它对于我们了解超新星刚刚爆发所经历的变化至关重要。同时，和许多几十万光年外的同类超新星相比，它和我们的距离只有2万光年，观测起来也相对更容易一些。正是由于这两个原因，开普勒超新星一直是科学家们重点研究的对象。

通过对几十年前和最近的观测数据进行对比，科学家惊讶地发现：尽管过了四百多年的时间，被炸出的物质一点没有减速，仍然在疯狂地向外扩张。根据科学家的观测，这些物质的最高扩散速度竟然达到了每秒8700公里，也就是每小时超过了3000万公里！这整整是空气中音速的25000倍，也就是近乎于3%的光速！

你可能会想：“宇宙本来就是真空的，没有空气阻力，这些物质自然可以始终加速下去，这有什么好奇怪的？”

乍一听，这么说也有道理，但实际情况并非如此。

观测显示，开普勒超新星是一颗典型的Ia型超新星。这种超新星由两颗恒星组成，其中一颗是白矮星，另一颗是主序星。白矮星引力非常强，可以吞噬伴星的物质，增加自己的质量。当它的质量达到太阳的1.44倍时，就会发生热核爆炸，亮度迅速蹿升，于是就变成了一颗Ia型超新星。

在这个过程中，伴星的物质并没有完全落入这颗白矮星上。有一些物质会围绕在这个双星系统周围，形成一个云状结构，天文学上称之为星周介质。当Ia型超新星爆发的时候，这些物质就会跟着被炸开。

利用NASA的钱德拉X射线太空望远镜在2000年、2004年、2006年、2014年和2016年期间对开普勒超新星拍摄的图像，德克萨斯大学阿灵顿分校Matthew Millard领导的天文学家团队对其喷射物的15个关键位置进行了观测。这些关键点在可见光波段无法观测，但是会在X射线波段“发光”，被科学家观测到。

2017年，他们再次利用钱德拉X射线望远镜对开普勒超新星进行了观测。这一次的观测，虽然方法与以往相同，但是利用了钱德拉的多个仪器所测得的光谱，因此获得的弥散速度和方向都比以往更加精确。通过图像的对比，他们可以计算这些位置在宇宙空间中的移动速度。

（图片说明：钱德拉X射线望远镜在前四个年份拍摄到的开普勒超新星遗址，其中红色、绿色和蓝色分别代表着低能、中能和高能X射线，通过四张图片的对比可以清晰地看到物质在向外弥散。）

他们发现，除了少部分关键点在星周介质的作用下有所减速，这和理论是比较符合的。但更多的关键点则并没有表现出应有的限速现象来，它们就像是脱缰的野马一样，似乎完全不受任何控制，平均速度能够达到每秒4600公里！天文学家们在对其他类似的超新星进行观测的时候发现，即使是刚刚爆发几天或者几周，这些超新星喷射的物质也只有与它相似的速度。

很明显，开普勒超新星的物质有相当一部分可以在星周介质中如穿墙术一样视若无物，几乎没有任何的减速，迅速地扩散到宇宙空间。

值得注意的是，Millard等人观测的15个关键点并非是完全均匀分布的。通过多普勒效应可以发现：其中有8个关键点是朝着远离地球的方向移动，还有2个是向着靠近地球的方向移动，另外还有5个关键点的运动方向还不确定。

这意味着，这颗超新星的爆发本来就是不均匀的，或者还有一种可能，那就是沿着我们视线方向的星周介质是不对称的。至于二者之中哪一个是真实情况，目前不得而知，还需要进一步的观测。

另一方面，这种不对称性可以让我们更好地了解超新星爆发时的细节。比如：在这15个关键点中，Millard等人发现其中4个不仅速度相似、距离相近、移动方向也相同，而且其中各种元素的丰度也一致。由此可见，它们原本是位于白矮星表面极为接近的位置上。

总而言之，他们的这次研究表明，在所有Ia型超新星中，开普勒超新星的能量相当高，才保持了如此惊人的弥散速度。在未来几年的时间里，Millard和他的团队还将继续跟踪、观测更多的关键点，以确认他们对于其弥散速度的计算和观测结果，建立一个更加完整、精确的物质分布三维图像，并且推测爆发的瞬间所释放的惊人能量。

另外，就像我们说的Ia型超新星是由一颗白矮星和另一颗恒星组成的。该团队目前也试图确定这次超新星爆发的中心点，并且寻找到另一颗恒星，从而判断这次超新星爆发的原因。目前，由于尚未找到明亮的恒星，科学家们也一度怀疑这次爆炸可能源自于白矮星的合并。

Ia型超新星被称为是宇宙的标准烛光，用来衡量遥远天体的距离。关于Ia型超新星，目前科学家们还有很多的争议，这个“烛光”到底标准不标准，也始终有人质疑。开普勒超新星提供了一次绝佳的观测机会，也许从它的身上，我们能找到答案吧。