艺术家创作的超新星热茧层的印象画。
相对论性射流是一种能量非常强大的现象，当它发生时，等离子体射流以接近光速的速度从黑洞中喷射出来，并能够延展数百万光年。据美国“科学日报网”（ScienceDaily.com）1月16日消息称，《自然》杂志即将在1月17日刊发的一篇研究论文透露，一个包括来自英国莱斯特大学（University of Leicester）、巴斯大学（University of Bath）和华威大学（The University of Warwick）的天文学家在内的国际天文学家小组发现，有证据证明，由垂死恒星逃逸射出的相对论性射流，是被一个“热茧”物质层所包裹着的。
在超新星“SN2017iuk”爆发后不久，科学家对其的观测结果显示，它正在以三分之一光速的速度迅速膨胀——这是迄今为止人类所观测到的膨胀速度最快的超新星。通过对射流物质持续数周的监测，研究人员发现射流的化学成分在初始阶段和之后的不同时间点有着明显的差别。以上这些因素都是许多理论假设中的“热茧”包层真实存在的标志，这些结果增进了我们对恒星喷出的物质射流是如何与恒星周围的包裹层发生相互作用的认识，并在之前天文学界认为是截然不同的两种超新星之间架起了一座潜在关联的桥梁。这颗超新星标志着一颗大质量恒星的最终消亡：在这一过程中，恒星核心坍缩的同时，外包裹层被猛烈地吹离脱散。“SN2017iuk”属于一个极端的超新星类型——有时也被称为“超超新星”（hypernova）或“GRB-SN”——它会伴随产生一种更为剧烈的、被称为“伽马射线暴”（gamma-ray burst，简称GRB）的天文事件。所谓伽马暴，就是当某些恒星死亡时其两极能够喷射出一种极具相对论性的窄束物质流，这种物质流首先以伽玛辐射的形式发出明亮的光芒，然后其光芒的波长再逐渐变化，最后横跨过整个电磁波光谱。
在获得该研究成果之前，天文学家一直无法研究这类超新星（GRB-SN）发展阶段中的最初状态，然而，“SN2017iuk”意外地出现在地球附近——离地球只有约5亿光年的距离——并且其伽马射线暴的光芒具有相对较低的光度，从而让超新星本身能够在其发展阶段早期就被检测识别到。莱斯特大学物理与天文学系副教授Rhaana Starling博士解释道：“其伽马射线暴本身看起来比较微弱，所以我们能够观测到新近形成的射流周遭正在发生的其他效应，而（在其他的案例中）这些效应过程通常会被（射线暴）所淹没。科学家也曾在其他研究案例中提出和暗示过相对论性射流钻出恒星时会产生热化气体茧层的假设和理论，但是这才是我们真正需要的、能落实这种现象结构的确存在的证据。”
该研究小组采用了一整套将太空观测站与地面观测台相互协调整合的监测手段，在30天内、多个波长上持续观察了这颗超新星。据观测结果显示，超新星在爆发后大约一小时内，它会以最快每秒11.5万公里的速度膨胀。另外，研究人员在该超新星膨胀的早期阶段中还发现了一种独特的化学成分，它与在相对靠后的阶段中喷出的富含铁的物质射流迥然不同。它们得出的结论是，在喷射开始后的几个小时内，喷射物质源自超新星内部，即来自射流所生成的热茧层。
该论文还阐述，“SN2017iuk”为科学家在会伴随产生伽马射线暴以及不会的产生伽马射线暴的两种类型的超新星之间，建起了一个寻求已久的链接。在没有伽马射线暴的超新星中，他们也发现有高速射流喷出，速度高达每秒5万公里；虽然它们可能也起源于相同的热茧层，但是相对论性伽马射线暴喷流的逃逸路径被原因不明地截断了。
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编译：朱明逸
审稿：西莫
责编： 唐林芳
期刊来源： 《自然》
期刊编号： 0028-0836
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190116140643.htm
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