天文小道

來自錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）的2000、2004、2006與2014年觀測資料分析後的最新成果，天文學家發現克卜勒超新星殘骸（Kepler's supernova remnant）的擴張速度高達每小時3700多萬公里（約相當於每秒10280公里），比地球上的音速還快25000倍以上；但讓天文學家驚訝的不是這麼高的擴張速度，而是它自400年前爆發迄今，殘骸的擴張速度居然還是這麼高。 克卜勒超新星屬於Ia型超新星（Type Ia supernova），是雙星系統中的白矮星掠奪伴星物質致使質量超過白矮星上限而引發的超新星爆炸。克卜勒超新星殘骸處在我們的銀河系中，位在蛇夫座方向，距離地球約20,000光年遠，西元1604年爆發時，包含克卜勒（Johannes Kepler）在內的許多天文學家都目睹並記錄了這場劇烈爆發事件。 這些天文學家是追蹤克卜勒超新星殘骸X射線觀測中，15個小型節點（knot）的位置變化（200-2014年）測量節點的橫向移動速度，以及2016年取得的X射線光譜譜線的都卜勒位移（來計算視線方向的徑向速度，綜合之後便可估算出節點在3維空間中的真實移動速度。其中移動速度最快的節點，向外移動的速度超過每小時3700萬公里，這是超新星殘骸在X射線領域中測過的最快速度。所有節點的平均移動速度約為每小時1600萬公里，而爆震波（blast wave）則以每小時2400多萬公里的速度向外擴張。這些結果都符合2017年時以錢卓X射線衛星上的另一套儀器，獨立測出的克卜勒超新星殘骸節點移動速度超過每小時3200多萬公里的研究結論，但速度測量比2017年的研究更為精確、方向的涵蓋更全面。 上圖中與下方影片中紅、綠、藍色各代表低、中、高能X射線，影片中顯示的是其中幾個移動的最快的節點的狀況。 克卜勒超新星殘骸的節點運動示意圖。(Credit: NASA/CXC/K.DiVona) 本次偵測到的克卜勒超新星殘骸擴張速度，與那些於其他星系中超新星剛發生爆炸後幾天或幾星期時，以可見光波段觀測到的擴張速度相差無幾；而在爆炸幾十年，逐漸形成超新星殘骸後，那時的擴張速度通常會減緩下來。這樣的比對結果，顯示克卜勒超新星殘骸即便與周圍星際物質發生撞擊，應該會有所延滯，但400年了，擴張速度卻還是幾乎沒有減緩下來。 根據錢卓的X射線光譜資料

廣袤宇宙中，約每秒有一顆恆星發生爆炸，但要捕捉到超新星消失全過程卻相當罕見，好在，哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）耗費了整整一年的時間，最終有幸捕捉到一顆，SN 2018gv。這顆超新星位在距離約7000萬光年遠的一個螺旋星系星系NGC 2525的邊緣，當時哈伯正在執行一個測量宇宙膨脹速率的SH0ES計畫（High-z Supernova Search Team and the Supernovae H0 for the Equation of State）。 圖說：超新星SN 2018gv位在螺旋星系NGC 2525的邊緣，白框框起的中間處。CREDITS:NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU) and the SH0ES team, Acknowledgment: M. Zamani (ESA/Hubble) 超新星爆炸會發出大量輻射，因此在短期內顯得非常明亮，有的超新星爆炸時的亮度，甚至超越其宿主星系的總亮度， SN 2018gv最亮時就是如此 。SN 2018gv最初由日本業餘天文學家Koichi Itagaki在2018年1月中旬偵測到，哈伯從2018年2月開始，全程監看這個超新星從開始消退到完全觀測不到的過程，在這段時間內釋放出的能量，相當於50億倍太陽放出來的總輻射量，相當驚人。下方影片將哈伯一年的觀測濃縮到數秒內。 超新星不僅是恆星爆炸事件這麼簡單，其中的Ia型超新星還可以做為量天尺來測量所在宿主星系的距離，天文學家可藉此估算星系彼此遠離的速度，並進而估計宇宙膨脹速率與宇宙年齡，因此成為哈伯的重點觀測目標。Ia型超新星是一顆白矮星與一顆主序星組成的雙星系統中，白矮星搶奪伴星物質累積在其表面，直到白矮星總質量超過1.44倍太陽質量的錢卓極限，其核心溫度足以致使熱核反應失控，最後引發了超新星爆炸。由於Ia型超新星爆炸發生時，白矮星有質量上限（錢卓極限），所以基本上其絕對亮度都相同，天文學家稱之為「標準燭光」，這就是Ia型超新星之所為可以成為量天尺的原因。 CREDITS: NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU) and the SH0ES team 資料來源： Hubblesite , 2020.10.01