一颗恒星死亡时，核心坍缩成直径仅20公里的致密天体，磁场强度飙升至普通中子星的千倍——这就是磁星诞生的场景。NASA费米伽马射线空间望远镜最近记录到了这一过程，为困扰天文学家近二十年的超亮超新星能量来源之谜提供了关键证据。
这次观测的对象是编号SN 2017egm的超新星，位于NGC 3191星系，距离地球约4.4亿光年。爆发产生的伽马射线历经4.4亿年抵达地球，成为人类观测到的距离最近的核心坍缩型超新星之一。巴黎萨克雷大学研究团队负责人法比奥·阿塞罗表示，天文学家近20年来一直在费米望远镜的数据中搜寻超新星的伽马射线信号，"此前虽发现过一些可疑线索，但始终没有确凿证据，如今这一局面终于被打破"。
核心坍缩型超新星的形成机制极为极端。当质量远大于太阳的恒星耗尽燃料，其核心在引力作用下急剧收缩，质量相当于太阳1至2倍的核心被压缩至半径约20公里，形成中子星。这种压缩带来两个后果：密度达到一茶匙物质重达千万吨（相当于350座自由女神像），同时自转速度飙升至每秒最高700次。恒星坍缩过程中，磁场线被挤压收拢，磁场强度大幅增强，最终形成磁星——目前已知宇宙中磁场最强的天体。
过去数十年，天文学家已观测到约400次核心坍缩型超新星爆发。其中部分被归为超亮超新星，其可见光亮度是普通核心坍缩型超新星的十倍以上。2024年，费米望远镜首次探测到SN 2017egm释放的伽马射线，证实了此前的推测：部分超新星在伽马射线波段的亮度能与可见光波段持平。
西班牙巴塞罗那空间科学研究所的吉列姆·马蒂-德韦萨参与了这项研究。团队梳理了费米望远镜升空前16年的观测数据，重点排查六颗距离最近的超亮超新星，"结果只有SN 2017egm明确显现出伽马射线信号"。这一发现为研究这类奇特宇宙现象开辟了全新方向。
研究团队将观测数据与磁星理论模型进行比对。该模型模拟了新生磁星释放光线和粒子的过程，特别关注粒子与超新星抛射的外层物质壳层之间的相互作用。关键角色是一片由电子、正电子构成的粒子云——科学家称之为磁星风星云，由高速自转的新生磁星抛射而出。
磁星风星云是连接伽马射线与可见光的桥梁。当物质粒子与反物质粒子相遇湮灭，释放出伽马射线；这些伽马射线撞击超新星残骸外层壳层后，转化为能量更低的可见光。这解释了超亮超新星为何拥有极强的可见光亮度。阿塞罗指出，恒星核心坍缩约三个月后，随着残骸膨胀降温，伽马射线开始向外扩散，"这套磁星模型能够很好地还原爆发初期数月内的亮度变化以及伽马射线的抵达时间"。
但模型并非完美。观测显示，超新星可见光在后期出现无规律衰减，现有理论尚无法完全解释。阿塞罗团队提出了一种猜想：恒星发生超新星爆发的数百年前，可能已向外抛射大量物质，这些物质后来回落至磁星表面，或许是造成亮度异常衰减的原因。
未来观测设备的升级将带来更多突破。团队评估了切伦科夫望远镜阵列的性能——这一新一代地面伽马射线观测站分别坐落于帕瑞纳天文台和西班牙拉帕尔马岛。测算显示，累计观测50小时，该设备能够探测到距离地球约5亿光年范围内的同类宇宙爆发。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的朱迪·拉库辛认为，这项研究提出的磁星中心能量机制，依托了过去二十年间人类在磁星观测与理论研究上的诸多进展，"而探测超新星的伽马射线，将为我们探索其内部运作机制提供全新手段"。
该研究成果已于5月20日发表在《天文学与天体物理学》期刊上。
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