在1181年的六个月里，一颗垂死的星星在夜空中留下了印记。
这个引人注目的物体在仙后座附近看起来与土星一样明亮，中国和日本的历史编年史将其记录为“客星”。中国天文学家用这个术语来表示天空中的临时物体，通常是一颗彗星，或者像在这种情况下一样，是一颗恒星在其生命结束时的灾难性爆炸。
这个物体现在被称为SN 1181，是在望远镜发明之前记录的少数超新星之一，几个世纪以来一直困扰着天文学家。
现在，一项新的研究首次详细描述了SN 1181，它创建了一个超新星从最初爆发出现后立即到今天的演化计算机模型。研究小组将该模型与档案望远镜对其星云（巨大的气体和尘埃云）的观测结果进行了比较。至今可见，这是这一重大事件的残余物。
研究人员表示，这项分析强烈表明，SN 1181属于一类罕见的超新星，称为Iax型超新星，其中热核爆发可能不是一颗而是两颗白矮星的结果，这些白矮星剧烈碰撞但未能完全引爆，留下一颗“僵尸星”。
“Iax型超新星有20或30个候选者，”7月5日发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上的这项研究的主要作者Takatoshi Ko说，但这是我们在自己的银河系中唯一知道的。Ko是东京大学天文学博士生。
更重要的是，该研究还发现，莫名其妙的是，在过去研究中检测到的高速恒星风，就在20年前就开始从僵尸星的表面吹来，增加了SN 1181的神秘光环。专家说，解开这次超新星事件背后的机制，可以帮助天文学家更好地了解恒星的生死以及它们如何促进行星的形成。
天文学家花了840年才解开SN 1181的第一个大谜题——确定它在银河系中的位置。这颗垂死的恒星是最后一颗没有被确认残余物的望远镜前超新星，直到2021年英国曼彻斯特大学天体物理学教授阿尔伯特·齐尔斯特拉 （Albert Zijlstra） 将其追溯到仙后座的一个星云。
业余天文学家达娜·帕奇克（Dana Patchick）在2013年搜索美国宇航局（NASA）的宽视场红外巡天探测器（WISE）的档案时发现了这个星云。但是，没有参与这项新研究的Zijlstra是第一个与SN 1181建立联系的人。
“在 Covid 的（高峰期），我度过了一个安静的下午，坐在家里，”Zijlstra说，“我使用中国古代目录中的记录将超新星与星云进行了匹配。我认为这现在已经被普遍接受——很多人都看过它，他们一致认为这似乎是正确的。这是那颗超新星的残余物。”
这个星云距离地球大约7000光年，在其中心有一个快速旋转的地球大小的物体，称为白矮星，一颗致密的死星，已经耗尽了核燃料。对于超新星残骸来说，这个特征是不寻常的，因为爆炸应该已经消灭了白矮星。
Zijlstra和他的合著者在 2021年9月撰写了一篇关于这一发现的研究。该报告表明，由于这种“僵尸”白矮星的存在，SN 1181可能属于难以捉摸的Iax型超新星类别。
在更常见的Ia型超新星中，当一颗相似的恒星耗尽其燃料时形成的白矮星开始从附近的另一颗恒星中积累物质。与太阳不同，许多恒星成对存在，或双星系统。这颗白矮星会积累物质，直到它在自身引力的作用下坍缩，通过大规模爆炸重新点燃核聚变，创造出宇宙中最亮的物体之一。
更罕见的Iax型是一种由于某种原因导致爆炸停止的情况。“一种可能性是，Iax型与其说是爆炸，不如说是两颗白矮星的合并，”Zijlstra说，两者走到一起，全速撞击对方，这可以产生很多能量。这种能量导致了超新星的突然亮度。
这种大规模的碰撞可能解释了SN 1181僵尸星的另一个奇怪方面。它不含氢或氦，这在太空中是非常不寻常的，Zijlstra说。
“宇宙中大约90%由氢组成，其余的几乎完全是氦。其他一切都非常罕见，“他说，在你找到一个不是氢或氦的原子之前，你需要查找10000个原子。但是我们的恒星只有这些。所以，很明显，僵尸明星发生了一些极端的事情。
有了在何处寻找SN 1181的知识，以及它可能是Iax型残余物的建议，Ko和他的同事们开始着手揭开其剩余的秘密。
“通过准确跟踪残余物的时间演变，我们首次获得了SN 1181爆炸的详细特性。我们确认这些详细的特性与Iax型超新星一致，“Ko说，研究中的计算机模型与过去对望远镜残余物的观测一致，包括欧洲航天局的XMM-Newton太空望远镜和NASA的钱德拉X射线天文台。
Ko的分析表明，SN 1181的残余物由两个不同的冲击区域组成。当物质被超新星爆炸喷射并遇到星际空间时，形成了一个外部的。一个较新的内在问题更难解释。
该研究表明，这个内部冲击区域可能是一个迹象，表明这颗恒星在爆炸几个世纪后再次开始燃烧，导致了一个令人惊讶的发现，Ko说，高速恒星风似乎在20到30年前就开始从恒星表面吹来。
通常，这种被天文学家称为恒星风的快速粒子流应该从白矮星上吹走，这是恒星在超新星爆炸后快速旋转的副产品。
“我们并不完全理解为什么这颗恒星重新点燃，恒星风最近才开始，”Ko说，“我们推测，这颗恒星之所以重新点燃，是因为SN 1181是一颗Iax型超新星，这是一次不完全爆炸。结果，爆炸喷出的物质并没有完全逸出，而是保持在中心白矮星的引力影响范围内。由于白矮星的引力，这种物质最终可能积聚到白矮星上，导致它重新点燃。”
然而，Zijlstra指出，这一理论与观测结果形成鲜明对比，这些观测结果显示恒星的亮度在过去一个世纪中已经变暗。
“目前尚不清楚这与风向开启有何关系，”他说，“我本来以为这颗星星会变亮而不是褪色。
Ko和他的同事们意识到了这个问题。他们说，他们认为风和变暗之间存在某种关系，并正在对此进行调查。”
研究人员正在准备用两种他们尚未使用的仪器对SN 1181进行进一步观测：新墨西哥州的超大射电望远镜阵列和夏威夷的斯巴鲁望远镜。
Ko说，这些研究将有助于让科学家了解所有超新星。Ia型超新星在发现宇宙加速膨胀方面至关重要。但是，尽管它们很重要，但它们的爆炸机制仍然未知，使其成为现代天文学中最重要的挑战之一。
他说，通过研究SN 1181及其不完全爆炸，科学家们可以深入了解Ia型超新星的机制。
根据Zijlstra的说法，由于像SN 1181这样的物体对于制造人类所构成的许多元素非常重要，因此研究它们是一个很好的机会。
“这些非常有活力的事件可以积累出比铁重的元素，比如稀土，”他说，“有一个1000年前的此类事件的例子很有价值，我们仍然可以看到喷射出的物质，也许在未来我们可以确切地看到在事件中被创造了哪些元素。”
这些知识将帮助科学家了解地球是如何形成和获得这些元素的，Zijlstra说。
路易斯安那州立大学天体物理学和天文学名誉教授布拉德利·谢弗（Bradley Schaefer）说，从历史上看，古代对超新星的观测对现代天体物理学至关重要。他没有参与这项最新研究。
谢弗说，SN 1181代表了从超新星到超新星残余物的少数可靠连接之一。这个物体很重要，因为它是对难以捉摸的Iax型进行良好观察的唯一可能情况。
“人们已经意识到，Iax型超新星约占任何星系中超新星的20%，包括我们自己的银河系，它们可能形成早期宇宙中大部分神秘的尘埃，”谢弗在一封电子邮件中说。
他还说，在我们的有生之年，天体物理学家不会对Iax型事件进行更好的观测，因此研究人员应该努力理解SN 1181。
