这颗超新星爆炸后竟不灭不死超新星iPTF14hls

　　最初看似普通的超新星爆炸，在被发现后持续发光超过 600 天（通常超新星的亮度会在几个月内消失）。
　　目前的标准理论模型无法解释这一事件的性质。
　　当一颗质量超过太阳质量八倍的恒星死亡时，它要么坍缩成黑洞，要么爆炸成超新星。超新星爆炸通常会导致形成称为中子星的恒星残骸，它在恒星中心爆炸并以高速喷射周围的物质。
　　物质的这种膨胀释放了被捕获的能量，并在大约100天内保持了大致恒定的光度，约是太阳的1亿倍，然后消失，目前持续时间超过130天的超新星已极为罕见。
　　美国加州大学圣塔芭芭拉分校的 Iair Arcavi 及其同事报告称，一颗名为 iPTF14hls 的超新星持续了600多天，使其成为有史以来观测到的持续时间最长的超新星。
　　超新星 iPTF14hls 是 2014 年9月在帕洛玛天文台（美国加利福尼亚州圣地亚哥）发现的。iPTF14hls 最初看起来像一颗普通的超新星，已经处于爆炸过程的非常高级阶段。
　　在接下来的几个月里，iPTF14hls 被多次观测到，最终在 2015 年 1 月被归类为一种常见的超新星类型，称为 II-P 型。但由于 iPTF14hls 的光芒从那以后一直没有消退，Arcavi 和同事们开始关注这颗超新星。
　　iPTF14hls 不仅保持光亮。它的持续时间从几个月到几年不等，而它的亮度在不规则的时间尺度上变化了 50%，就好像它在一次又一次地爆炸。
　　iPTF14hls 并不是观测到的最亮的超新星之一，然而，它比普通的 II-P 型超新星更亮，持续时间更长，发射的能量比普通的 II-P 型超新星要多得多。
　　通常，当超新星膨胀时，靠近中心的运动较慢的物质变得可见，光谱线变窄。
　　然而，在 iPTF14hls 的情况下，Arcavi 等人发现发光区域在整个超新星持续时间内保持相同的速度，这种壳的半径应该随着时间而增加。
　　根据辐射理论，如果某物要变大并保持其光度，则其温度必须降低。对 iPTF14hls 的观察表明，与预期相反，发光区域保持在相同的温度（约 6000 开尔文），并且该区域的半径大致恒定，发生了什么事？
　　有四件事会导致超新星发光：
　　（1）放射性衰变
　　（2）大质量恒星膨胀和冷却时的冲击波加热的外层辐射（正常的II-P型超新星）
　　（3）动能
　　（4）来自中心致密星体（如磁星）的辐射；
　　在 iPTF14hls 的情况下，没有足够的具有寿命的同位素来充分解释这种发射，因此可以排除放射性衰变。
　　同样，由冲击波加热的外层辐射需要外层质量和爆炸能量，这与我们对恒星演化的理解相矛盾，因此，iPTF14hls 只可以用磁星或外壳之间的碰撞来解释了。
　　随后Arcavi 等人检查了这两种可能性， Arcavi 等人使用标准公式得出结论，磁星的初始光度太高而无法解释观测结果，此外，典型的 IIn 型超新星的壳对壳碰撞未观察到的 X 射线和无线电信号，产生的是比观察到的更窄的谱线，Arcavi 等人排除了所有标准理论模型。
　　如果将它定义是一颗＂脉动不稳定的超新星＂，在这个模型中，核聚变最后阶段的强烈热核不稳定性会导致在超大质量恒星死亡期间反复发生类似超新星的爆发。
　　每次爆发都会喷射出几倍于太阳质量的物质脉冲，并在不破坏恒星的情况下继续脉冲很长时间。对于质量接近 105 个太阳质量的恒星，爆发可持续约两年，与iPTF14hls 时间尺度一致。
　　在这个模型中，恒星的富氢表面（红色）是第一个被喷射出来的，然后这个物质＂外壳＂在大约一年的时间内传播了大约 2000 个天文单位（AU，其中 1 个 AU 对应于地球和太阳之间的平均距离）。然后弹出另一个外壳（蓝色和绿色），每个壳包含具有一系列速度分布的物质，速度最快的物质在外面。随着超新星（外壳）膨胀，一个外壳的前缘在距超新星中心约 200 AU 的距离处与先前弹出的外壳内部碰撞。这会产生辐射，其中一些在最终消失之前被周围的物质散射，这颗恒星最终会坍缩成一个黑洞。
　　Arcavi 等人还指出，60多年前，即 1954 年，与 iPTF14hls 相同的位置发生了一次爆炸，可能对应于更早的脉冲。第一个脉冲喷射出大约 10 个太阳质量，在多次脉冲之后，大约 40 倍的剩余太阳质量坍缩到黑洞中，这些能量可能会增加并提供额外的亮度。
　　实际上＂脉动不稳定的超新星＂从未被明确地观察到，这种情况存在一些问题。 例如，该模型没有解释为什么超新星温度是恒定的。 Arcavi 等人进一步估计，需要数十个太阳质量的快速喷射来解释一些观察到的光谱线。 这样的喷射需要大约 20 倍于脉动超新星和不稳定超新星所传递的能量。
　　然而，Arcavi 等人的估计并不精确，假设超新星总是以黑体的形式辐射（发射特定光谱）。 事实上，壳之间的碰撞可能提供了额外的电离辐射，这将减少所需的能量，但没有检测到这种辐射。
　　所以到目前为止，还没有详细的模型可以解释观察到的 iPTF14hls 的发光和恒温，更不用说在这颗超新星发生 60 多年前发生的爆炸了。
　　未来更好地了解 iPTF14hls 将有助于我们了解最大质量恒星的演化、最亮超新星的出现，甚至直接探测到引力波源，更让天文学家兴奋的是这里还存在诸多＂他们不明白的东西＂。