天文学家捕捉到了两次恒星爆炸（称为新星）在爆发几天内的图像，并且细节达到了前所未有的水平。这一突破提供了直接证据，表明这些爆炸比之前认为的更为复杂，伴随有多次物质喷发，并且在某些情况下，喷射过程会出现显著的延迟。
这项国际 研究 的成果发表在《自然天文学》期刊上，采用了一种名为 干涉仪技术 的尖端技术，在加利福尼亚的高角分辨率天文学中心（CHARA阵列）进行。这种方法使科学家能够将多个望远镜的光线结合起来，获得直接成像快速演变爆炸所需的清晰分辨率。
“这些图像让我们近距离观察到物质在爆炸过程中是如何从恒星中喷射出来的，”乔治亚州立大学的Gail Schaefer，CHARA阵列的主任说。“捕捉这些瞬态事件需要灵活调整我们的夜间安排，以便在发现新的目标时及时应对。”
新星发生在一种被称为白矮星的致密恒星残骸从伴星吸积物质后，发生失控的核反应。直到最近，天文学家只能间接推测这些喷发的早期阶段，因为扩展的物质看起来只是一个单一、模糊的光点。
揭示喷射物是如何排出和相互作用的，对于理解新星中冲击波的形成至关重要，这些新星最早是由NASA的费米大型区域望远镜（LAT）发现的。在其前15年中，费米-LAT探测到了来自20多颗新星的GeV发射， 将这些爆炸确立为银河伽马射线发射体，并突显了它们作为多信使源的潜力。
团队对2021年爆发的两颗截然不同的新星进行了成像。其中一颗，赫拉克勒斯座V1674新星，是记录中最快的之一，在短短几天内就亮起又消失。图像显示出两条不同的垂直气流，这表明爆炸是由多个相互作用的喷流驱动的。有趣的是，这些新出现的气流在图像中显现时，NASA的费米伽马射线空间望远镜也探测到了高能伽马射线，直接将冲击驱动的辐射与相撞的气流联系起来。
第二颗星，Nova V1405 Cassiopeiae，演化得要慢得多。令人惊讶的是，它在最终喷发外层之前，保持了超过50天的外层物质，这提供了延迟喷发的首个清晰证据。当物质最终被喷发时，新的冲击被触发，导致NASA的费米望远镜再次观测到了伽马射线。
“这些观察让我们能够实时观看恒星爆炸，这是一件非常复杂的事情，长期以来大家都认为这非常具有挑战性，”研究的主要作者、德克萨斯理工大学的物理和天文学教授Elias Aydi说。“我们不再只是看到简单的光闪，而是揭示了这些爆炸展开的真实复杂性。这就像是从模糊的黑白照片转变为高清晰度视频。”
揭示隐藏的结构
解析如此细微细节的能力得益于干涉测量技术，这一技术使得我们能够成像我们银河系中心的黑洞。这些清晰的图像还得到了来自主要天文台（如双子座）的光谱补充，这些光谱追踪了喷发气体的演变指纹。当光谱中出现新特征时，这些特征与干涉图像中揭示的结构相吻合，提供了流动如何塑形和碰撞的有力确认。
“这是一个非同寻常的进步，”密歇根大学的天文学教授、研究的共同作者以及干涉成像专家约翰·莫尼耶说。“我们现在可以观察到恒星爆炸，并立即看到被喷射到太空的物质结构，这一点令人惊叹。这为我们观察宇宙中一些最戏剧性事件打开了一扇新窗口。”
对恒星物理学的影响
这些结果不仅揭示了新星中出乎意料的复杂性，还帮助解释了它们强大的冲击波，这些冲击波已知会释放高能辐射，如伽马射线。美国宇航局的费米望远镜在发现这一联系中发挥了关键作用，将新星确立为研究冲击物理和粒子加速的自然实验室。
“新星可不仅仅是我们银河系中的烟花——它们是极端物理的实验室，”来自密歇根州立大学的共同作者、恒星爆炸专家劳拉·乔米克教授说。“通过观察物质是如何和何时被喷射出来的，我们终于可以将恒星表面的核反应、喷射物质的几何形状以及我们从太空探测到的高能辐射之间的联系起来。”
这些发现挑战了长期以来认为新星爆发是单一、突发事件的观点。相反，这些发现指向了多种喷射路径，包括多次喷流和延迟释放的外壳，重新改变了我们对这些宇宙爆炸的理解。
“这仅仅是个开始，”艾迪说。“通过更多这样的观察，我们终于可以开始回答关于恒星如何生存、死亡以及如何影响周围环境的重大问题。新星曾被视为简单的爆炸，但实际上比我们想象的要丰富和迷人得多。”
更多信息：埃利亚斯·艾迪等，早期成像揭示的新星多重喷流和延迟喷射，《自然天文学》（2025）。 DOI: 10.1038/s41550-025-02725-1
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