超新星的后果，即恒星爆炸，通常是逐渐消退的热气体云。因此，当天文学家将美国宇航局的钱德拉X射线天文台对准邻近的梅西耶83（M83）星系时，他们没有预料到会发现一群超新星遗迹，或者这些爆炸的碎片，显现出亮度的剧烈变化。这些新结果在加利福尼亚帕萨迪纳的美国天文学会会议上公布，并发表在《天体物理学杂志》上。位于离地球约1500万光年的M83星系正在以很高的速度形成恒星。研究人员分析了从2000年到2014年的14年间钱德拉对该星系的数据。利用这一广泛的数据集，研究人员捕捉到了之前被认定为超新星遗迹的来源在X射线亮度方面令人惊讶的变化。研究人员预计，超过一个世纪的超新星遗迹会在X射线中逐渐减弱，但不会明显改变亮度。研究小组发现，样本中22个与超新星遗迹相关的X射线源中约有一半在14年的观察期间显示出X射线亮度的变化——这一结果完全出乎意料。“我们知道单个X射线源可以剧烈变化，”领导这项研究的美国天主教大学的安德烈亚·普雷斯特威克说道。“但是发现如此多的超新星遗迹表现出这种行为真是个惊喜。这些天体中发生了什么不寻常的事情。确定其原因仍然是个挑战，因为M83的距离限制了我们所能观察的细节。”22个变性超新星遗迹中有一个有简单的解释：SN 1957D，来自于近70年前首次观察到的超新星的碎片，正在撞击爆炸现场周围的物质，产生观察到的X射线闪光。但这不能解释其余的样本。目前没有证据表明所有22个遗迹都是在过去一个世纪内形成的。还必须有其他因素在驱动这些变化。最可能的解释是，研究小组发现了一群经历了其伴星在超新星爆炸中毁灭的恒星幸存者。在这个假设中，每个变性X射线源最初是一对彼此旋转的大质量恒星。更大质量的星星坍缩并作为超新星爆炸，留下一个黑洞或超密度中子星。它的伴星幸存下来了。“可能这个星系包含了一组超新星遗迹，在其中一颗大质量恒星在超新星中幸存并锁定与黑洞或中子星的轨道，”哈佛-史密松天体物理中心的共同作者迈克尔·麦考洛说。“中子星或黑洞可以开始从大质量恒星的表面拉取物质。”这些下落的物质被强大的引力拉扯加热，产生钱德拉探测到的X射线。这类系统被称为高质量X射线双星（HMXB），是宇宙中最不稳定的X射线源之一。研究人员表示，它们可能是M83中超新星遗迹观察到的变化的原因。天文学家已经知道HMXB有几十年，但这组在M83中的不同之处在于它们与超新星遗迹的联系。此前，在对所有星系的观测中，仅有少量超新星遗迹与HMXB相关联。 在仅一座星系中找到超过20个强有力的候选者是前所未有的。作者发现，变性超新星遗迹位于大质量恒星浓集度较高的区域，比星系其他部分的浓度更高，这增加了遗迹与HMXB之间的联系的可能性。还有另一种可能的解释：黑洞或中子星可能没有从伴星吸取物质，而是重新捕捉到原始爆炸向外喷发的一些物质。“这可能是宇宙再循环的一个例子，即爆炸的碎片回落到超新星所创造的那一物体上，”卫斯理大学的共同作者罗伊·基尔加德说道。“而且这两种解释都是可能的——我们样本中的不同源可能来源不同。”这些结果并不仅限于M83。来自瓦萨学院的佐伊·霍伊兰德和基尔加德对邻近的星际形成星系M51的后续研究发现了一组类似的与超新星遗迹相关的变性X射线源，表明这类系统可能是正在进行剧烈恒星形成的星系的特征。针对M83的钱德拉数据始于2000年和2001年的单次观察，随后在2010到2011年间进行了10次观察，并于2014年进行了另一项观察。NASA位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔航天飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心从马萨诸塞州剑桥控制科学操作，并从马萨诸塞州伯灵顿控制飞行操作。