超新星大爆发

来源：虎嗅网
时间：2023-07-07 19:31:44

本文来自微信公众号：中国国家天文（ID：chineseastronomy），原标题《你说还没看过超新星爆发？该出发了！》，作者：彭燕巍，绘图、编辑：怀尘，题图来源：《雷神3：诸神黄昏》

意外惊喜

(资料图片)

2023年5月20日，一名日本爱好者在著名的北天风车星系 M101中发现了一颗超新星，超新星编号是SN2023ixf。

左：M101超新星SN2023ixf照片；右：未爆发时的M101。版权／杨森、NOAO

这条消息随即刷爆了天文圈。被发现时超新星亮度约14.9等，之后几天它持续而快速地变亮，到5月23日左右已经增亮到11等（目前仍保持着）。这么亮的超新星近20年都罕见，全球众多望远镜都调整观察计划，指向了M101，指向了SN2023ixf，掀起了一股超新星观测的热潮。

超新星1909A与超新星1987A的光变曲线对比；超新星2011fe的位置；超新星1970G的位置。

M101星系位于大熊座“尾巴”处，与著名的北斗七星斗柄末端的开阳、摇光二星构成一个等腰三角形，在开阳西偏南、摇光北偏西各约5度的位置。

该星系的视直径达到27角分，接近满月，但平均面亮度很低，仅为14.8等，只有星系核部分平均亮度高些，在一般性的夜空环境中只能看到光斑状的星系核而已，它的旋臂细节一直是我想去黑灰区环境中挑战的观测目标之一。这颗罕见亮度的超新星出现再次点燃了我的热情。正巧这个时候，老乡同好打来了电话，两个人一拍即合，马上着手准备外出观星。

M101星图。来源／The Observer's Sky Atlas

时不我待

已是下半月，根据月相的变化，月光对M101天区的影响会随时间推移而越来越大，想去黑灰区观察M101和SN2023ixf也是越早越好，超新星的亮度变化是比较快的，它可不等人。我们决定于二天后的5月26日出发，27日和28日凌晨，从月亮下山到天文晨光起每天有约3小时的观察时间。以5月28日为例，月亮下山时，M101的高度角有45度左右，一旦错过这个时间段，想要有比较好的星系和超新星观察效果，最少要推迟10天以上。

去哪里观察呢？这得需要天气的配合了。这段时间卫星云图预报的情况十分差，华东、华中地区大范围被云覆盖，几乎没有可以观测的地方。我们不停地刷新天气预报，情况也一直未见好转。最后，我们的目光落在了从来没去过的江西抚州市乐安县的大龙山附近地区。这里是距离华东最近的几乎没有光污染的黑区。

我曾一直想去，但因上千公里的遥远路途而没能成行。从天气预报来看，那里将在27日凌晨有小云洞，28日凌晨则有大范围的晴天，可以确保第二天完成超新星的观察。同时，透明度预报也非常好，有利于对星系、星云等暗弱天体的观察。

26日23点目的地上方的小云洞；26日23点目的地上方的小云洞（局部放大）；27日2点目的地上方的云洞变化（局部放大）。

千里奔袭

我们于5月26日中午出发，开始这次追星之旅，目标在5月27日的凌晨之前赶到目的地。我们二人轮流驾驶，在确保安全的前提下，不敢作太多停留。下午18点左右，我们到达黄山市附近时遇上了雷暴天气，好在不久到达婺源地区后雨停了，天空变得明亮，甚至看到有蓝天露了出来，这让我们兴奋不已。

当我们到达德兴和鹰潭的时候，月亮从云层中透出来，远远好于我们对天气的预期。晚上十点，我们距离目的地还有一百公里左右，此时月亮已显得亮白，这意味着没有云层遮挡，金星也在遥远的地平线上不停地闪烁，天气好得出乎预料。我们临时下了服务区，确认天气状况：一轮明月之下，满天星星，几乎没有云的影响。

千里奔星图。绘图 / 哞

经过一段比较平坦的山路，我们终于在12点到达了目的地：金竹畲族乡。刚一下省道，村口处就有一块超过100平米的空地。我们停车抬头观天，天气非常好，有着大面积晴空范围，而且这块平地十分开阔，而小镇在平台之下，灯光不会有太多影响，很适合观星。我们当即决定下车架设备。由于旅途劳顿，又时逢后半夜，我们又困又累，又遇到了一个意想不到的情况：这块空地上的土地松软，需要更多时间来校正望远镜。等到架好望远镜调整好相机，已经过了凌晨一点，月亮已经下山了半个小时了，M101的位置也西斜了很多，我们赶紧对准目标，开始观察。

观测TIPS：
1. 观察时间。据分析本次爆发的超新星大概率属于Ⅱ型，较高亮度的持续时间可能达到2个月甚至更久。6-7月份在避开月光的前提下，每天晚上的21:00-23:00时，都是观察星系和超新星的有利时间，以7月1日21:00为例，M101位于天顶偏西北的位置，在北纬30度一带观察时，高度角可达60度，非常适用观察。
2. 亮度判断。为判断超新星的亮度，必须在这个超新星亮度上下的附近各找一两颗星用来作对比。我这次找了两颗比较接近但都略暗一些的星，另外找了一颗亮很多的星估计得出超新星当时的亮度。事实上我在认真比较了这三颗星后，对准确估算这个超新星的具体亮度还有所欠缺。若能再找一颗比它略亮的星进行比较就更好了，比如附近还有一颗11.4等的星，稍远处还有稍亮于11等的星。目前，我得出当时的估计星等是11.5等，而前二天超新星达到10.8-11等，后续不知道有没有数据来支撑我当时11.5等星的估计值。

好亮的超新星！

M101的超新星没有让我们失望，在我通过C14用35mm目镜看向它的第一眼，就判断出哪一颗是M101的超新星：一个亮点距离星系核6角分左右。第一，这个超新星很亮，在约36角分的视场范围内数它最明亮最显眼；第二，目镜中它的左侧紧靠着这个星系的一个小结节（后来查明是NGC 5461），这个小结节小而明亮，看起来颇为醒目。我对于M101星系的细节特征早已烂熟于心，所以能一眼确定这颗超新星。老乡同好在观察以后也感叹道：这颗超新星这么亮啊！

本次追星的主要设备是 C14；目镜主要有55mm、35mm、24mm，以 35mm上镜、放大110倍为主。

随着眼睛对黑暗环境的适应，我所能观察到星系里边的细节越来越多了：整个星系核略成椭圆形，附近都被淡淡的星系晕包围着；在星系核的下方向右连着一个旋臂，是视场中最粗壮明显的；上方向左对称的位置隐隐约约似乎也有着旋臂，只能算比星系晕略亮一点点；在星系核中央的左侧约2角分处有一个比较明亮的星，是距离星系核最近的可见星，在星系核下方也就是超新星对面的位置也有一颗比较明显的星，比超新星距离星系核近（约5角分），似乎有淡淡的星系物质从左上旋臂过来连接着这颗星。

这三颗星和星系核、星系的旋臂组成了一个暂时的M101星空景象。慢慢地，我又发现了几个明显的星系的结节区：整个视场的右下方，在一颗暗淡星的右侧，感觉距离星系核相当遥远，是一块最明显的星系结节区（后来查明是NGC 5457和NGC5450）；在超新星和结节区NGC 5461的左上方约5角分的位置有一块淡淡的结节（后来查明是NGC 5462）；星系右侧最明显的集结超新星之间有两颗星，它们的右侧似乎都是一个很小的星系结节，后来查明是误判；两亮星和结节与超新星结节区、超新星左边的结节区似乎构成了一条物质链。感觉其它细节已经分辨不出来，我赶紧开始手绘M101和SN2023ixf，把看到的东西记录下来。

手绘记录

第二天凌晨，我们再次对M101和超新星展开了观察，这次我们准备得更加充分。设备仪器早早全部架设好，静静地等待月亮下山。如果说第一天重在观察星系本身和超新星，第二天则为正确估计超新星的星等，重在对星系附近亮星的比较和记录。

5月27日，M101和超新星手绘图；5月28日，M101和超新星手绘图。

我们正式观察开始于凌晨0:40，当时月亮高度已经很低，月光对星空的影响已经明显离开了M101所在的北斗斗柄区域。我主要的任务是把星系周围的亮星进行定位，然后描绘出来，用于和超新星亮度进行比较。

手绘图里的星等数据都是事后查找的，但是当时亮度的比较我记在了心里：超新星比星系上方11.7等的那颗星稍微亮一点点，11.7等星比附近的11.9等星也稍微亮一点点，我在现场根据这两颗星判断，可以大致推断出这个超新星的亮度了。事后查询星等，我判断这个超新星应该在11.5等或再亮一点。

第二天的M101细节显然强过第一天。尤其以下几个细节是明确的：

第一，星系核上方，眼睛余光所及的范围内似乎可以看到有两个外伸触角，比星系晕稍微亮一点；

第二，星系核左侧那个亮星的外围旋臂在头一天的观察中是混在一团的，略亮于星系晕的旋臂，而在第二天看来，这不是一个旋臂。这部分中间明显有暗区，把这颗亮星所在的旋臂和外围的旋臂分开来了。星系核、两条主旋臂，以及新的两个外伸触角组合在一起，还真有一点点小风车的味道。

捕捉超新星摄影 / 冯国栋

参数 / QHY16200A+GSO rc12；LRGB滤镜四通道120s，bin4*4，累计曝光1h12min

作者简介：彭燕巍，江苏启东人，从事天文目视观察和高倍行星摄影十余年。2005年在北京天文馆天文摄影比赛中获得行星组、月亮组二个一等奖，文章与摄影作品曾多次刊登在《中国国家天文》及《天文爱好者》杂志。

本文来自微信公众号：中国国家天文（ID：chineseastronomy），作者：彭燕巍，绘图、编辑：怀尘