克卜勒超新星的威力超乎預期？

1604年，夜空出現一顆新星，比木星亮許多，數個星期之後才逐漸變暗。這個SN 1604超新星爆炸事件，被包括著名天文學家克卜勒（Johannes Kepler）在內的許多觀星者目睹並予以記錄。故數個世紀之後，來自這顆爆炸恆星的殘骸，被暱稱為「克卜勒超新星殘骸（Kepler supernova remnant）」，另一編號為蛇夫座V843變星（V 843 Ophiuchi）。

發現至今，天文學家長久研究克卜勒超新星殘骸，並試圖找出當超新爆炸時，到底發生了什麼事。利用錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）資料所做的最新分析顯示：這顆超新星爆炸的威力遠大於先前估計，但由於其真實距離比較原本預期的遠，才讓天文學家低估了它的爆炸威力。

上圖是錢卓累積了8天多的觀測結果，紅、黃、綠、藍和紫，代表從低到高的不同X射線能量。將這些X射線觀測結果和數位巡天計畫（Digitized Sky Survey）的可見光觀測結果（淺黃和藍色）結合後，可將背景星野也顯現出來。

先前利用錢卓影像分析顯示克卜勒超新星屬於所謂的Ia型超新星（Type Ia supernova），為雙星系統裡的白矮星子星，從伴星處掠奪質量，或與另一顆白矮星子星合併，當質量超過1.4倍太陽質量時將導致它不穩定而驟然發生熱核爆炸。

和其他較著名的Ia型超新星及其殘骸不同，克卜勒超新星殘骸的形狀強烈受到它所衝入的環境影響。絕大部分Ia型超新星殘骸都非常對稱，但克卜勒超新星殘骸並不對稱，在其北側區域有個明亮的X射線光弧。這表示超新星爆炸後，其殘骸向外擴張的過程中，被這顆已死亡恆星周圍的氣體和塵埃阻擋限制。

這到明亮的X射線光弧有兩種解釋方式。其中一種理論模型認為：超新星爆發之前的恆星及其伴星在星際氣體之間移動，使得它們以明顯可見的速率喪失質量，因而產生一個所謂的弓狀震波（bow shock wave），類似在水中移動的船隻前方所出現的密集水波。另一個理論認為X射線光弧是爆炸殘骸向外擴張時，進入一個密度逐漸增加的星際雲氣所致。

其中弓狀震波理論推測克卜勒超新星殘骸距離地球遠於23,000光年；而星際雲氣密度漸增的理論則認為這個超新星殘骸的距離約在16,000到20,000光年之間。兩種理論所推定的距離，都比先前認定的13,000光年還遠得多。

無論上述哪種理論，X射線光譜（X-ray spectrum）—即不同能量等級的X射線量—都呈現出有大量鐵元素出現，顯現它的爆炸威力超過一般Ia型超新星的平均威力。此外，為了解釋理論模型中的X射線光譜，恆星爆炸之前，其周圍必須就已經先清空而形成一個小空腔；這個小空腔的直徑僅有現在超新星爆炸殘骸的1/10，可能是白矮星爆炸之前，來自白矮星表面快速且稠密的物質流向外衝出的結果。某些Ia型超新星理論也曾預測過會出現這種因物質流而形成空腔的狀況。

錢卓和其他可見光望遠鏡之前也曾觀測到另一個威力比預期還強的Ia型超新星。這個研究是採用回光（light echo）觀測而得；回光是爆炸時所發出的光，被周圍氣體雲陸續反射的現象。這個特別的Ia型超新星位在16萬光年遠的大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud）中，因此比克卜勒超新星遠得多，當然也更難以研究。

資料來源：Kepler’s Supernova Remnant: Was Kepler’s Supernova Unusually Powerful? NASA

轉載自 網路天文館