天文学家首次观察到磁星的诞生，这是一种极具磁性、快速旋转的中子星。该突破确认这些奇异物体能够驱动一些有史以来观察到的最亮的恒星爆炸。这一发现还验证了加州大学伯克利分校一位物理学家16年前首次提出的理论，并揭示了一些爆炸恒星的新特征：在它们的光中存在独特的“啁啾”，只有通过爱因斯坦的广义相对论才能解释。相关研究已发表在期刊《自然》上。\n\n关于最亮超新星的谜\n超亮超新星是宇宙中最壮观的爆炸之一，其亮度比普通超新星高出10倍或更多。自从天文学家在2000年代初首次识别出这些超新星以来，他们一直努力解释为什么这些爆炸在一颗巨星的铁核坍塌并将其外层炸入太空后，仍然保持强烈的亮度。\n\n在2010年，加州大学伯克利分校的理论天体物理学家丹·卡森提出，答案在于一颗新生的磁星。他的理论由拉尔斯·比尔德斯滕共同署名，并由加州大学圣克鲁斯分校的斯坦福·乌斯利独立提出，认为当一颗巨大恒星的生命结束时，其核心可能会坍塌成一颗极为致密的中子星，而不是黑洞。如果那颗初始恒星拥有强大的磁场，坍塌就会大幅度放大该磁场，形成一颗其磁场强度是一般脉冲星的100到1000倍的磁星。尽管脉冲星和磁星的直径都仅约为10英里，但年轻的磁星可以每秒旋转超过1000次。在旋转过程中，它们强大的磁场加速带电粒子，与超新星的扩展残骸碰撞，注入额外能量，使爆炸的亮度持续比预期更久。\n\n人们还认为，磁星会产生神秘的快速射电暴。\n\n“啁啾”的超新星揭示真相\n加州大学圣巴巴拉分校的研究生约瑟夫·法拉和拉斯·坎布雷斯天文台（LCO）的同事在研究2024年发现的超新星SN 2024afav时，发现了迄今为止该理论最有力的证据。法拉将在今年秋季作为米勒博士后研究员加入卡森的研究小组，他和他的同事得出结论，超新星光曲线中异常的波动提供了直接证据，证明一颗磁星在爆炸过程中形成。\n\n“令人真正兴奋的是，这是磁星作为超亮超新星核心坍塌的结果形成的明确证据，”加州大学伯克利分校天文学杰出教授、该研究的合著者亚历克斯·菲利彭科说，是法拉未来的导师之一。“丹·卡森和斯坦·乌斯利模型的基础是，你只需要在深处的磁星的能量，并且其中相当一部分会被吸收，这将解释为什么事物是超亮的。之前没有证据表明磁星确实是在超新星的中心形成的，而约瑟夫的论文则展示了这一点。”\n\n卡森表示，研究人员早就怀疑隐藏的磁星在驱动这些非凡的爆炸。“多年来，磁星的想法几乎像是理论家的魔术，把强大的引擎藏在超新星残骸的层层掩护下。这是这些爆炸非凡亮度的自然解释，但我们无法直接看到，”他说。“这颗超新星信号中的啁啾就像是那个引擎拉开了帘幕，揭示出它的确存在。”\n\n追踪十亿光年远的爆炸\n在2024年12月发现SN 2024afav后，拉斯·坎布雷斯天文台这个拥有27台望远镜的全球网络监测了这次爆炸超过200天。这颗超新星大约发生在离地球十亿光年处。法拉和加州大学圣巴巴拉分校的天文学家安迪·霍威尔注意到，在超新星在爆炸后约50天达到峰值亮度后，出现了异常情况。与大多数超新星平滑衰退不同，它的亮度反复上升和下降。这些波动之间的时间间隔逐渐缩短，形成了光曲线中的四个明显波峰。法拉将这种模式比作鸟鸣声的音调上升。在之前的超亮超新星中，偶尔会出现一两个波峰，通常解释为冲击波与围绕垂死恒星的气体外壳碰撞。但没有之前的事件显示出四个波峰。\n\n爱因斯坦的广义相对论解释信号\n法拉的模型认为，爆炸向外喷射的一些物质后来的确返回到新生的磁星周围，形成了一个吸积盘。由于该盘很可能相对于磁星的旋转倾斜，爱因斯坦的理论预测，快速旋转的中子星将把周围的时空结构拖动，从而产生一种称为伦斯-西林进动的现象。这个效应导致倾斜的盘出现摆动。随着摆动，