爆炸？碰撞？一顆恆星的真相

一顆出現於1670年的明亮恆星，長久以來一直被認為是一場爆炸的產物——結果，它也許其實是恆星以罕見方式碰撞而產生的。

這個天體長久以來一直被認為是稱為「新星」的正常恆星爆炸，在1670年首度有人觀測到。針對這顆稱為狐狸座CK的恆星留下的殘骸所做的新近觀測結果顯示，它其實是一顆紅暫現星，成因是兩顆恆星以罕見的方式碰撞。
Photograph by ESO/T. Kamiński

一場在17世紀觀測到的知名天體爆炸事件，結果可能是搞錯了。

數十年來，科學家一直認為那場爆炸是典型的新星爆炸事件，這種星體爆發的劇烈程度要比超新星來得緩和。但是天文學家日前在《自然》期刊中指出，針對爆炸殘骸所做的新研究，揭露了一段比爆炸還要激烈的來由。這顆現在稱作狐狸座CK（CK Vulpeculae）的恆星其實是所謂的「紅暫現星」（red transient），是兩顆恆星激烈碰撞而產生的。

紅暫現星是一種相當罕見的星體碰撞事件；任職於歐洲南天天文台的研究論文作者Tomasz Kaminski表示，從碰撞後產生的化學元素看來，這場碰撞似乎極為激烈，甚至有可能是迎面對撞。

天鵝之星
1670年，一顆新的恆星出現在空中。這顆客星（guest star）的位置靠近天鵝座的頭部，於6月時首度被觀測到。它整個夏季都留在天上，卻在秋天逐漸消失了。

1671年3月，這顆恆星再度出現，而且那年夏天，它所發出的光芒比之前還要明亮。當時的天文學家，包括最先繪製月球地形的赫維留（Hevelius）以及卡西尼（Giovanni Domenico Cassini，美國航太總署的卡西尼號土星探測船即是以他為名），持續追蹤它所發出的光，直到它在同年10月消失為止。這顆恆星於1672年再度出現，但光芒很微弱，後來就消失不見了。

那個時候，天文學家並不知道自己觀測到了什麼。「當時肯定有人為了那顆新星到底是在太空中，還是在地球的大氣裡而爭論不休，」哈佛—史密森天體物理中心的天文學與科學史榮譽教授Owen Gingerich說。

他表示，新的恆星和彗星顯然很不穩定，所以當時的天文學家認為它們不可能是亞里斯多德口中組成遙遠恆星的元素——不朽的神聖乙太所構成的。

這樣的看法很快就有了改變。到了下一個世紀，哈雷彗星一如預測地再度出現，「終於，多數受過教育的人接受了地球繞著一個不變的太陽運行的說法，也開始把新星視為遙遠的恆星，」Gingerich表示。

謎樣的爆炸
有三百多年的時間，那場爆炸的真相一直是個謎。在那段期間，狐狸座CK都被當成了天文紀錄中最古老的典型新星爆炸事件。

關於到底發生了什麼事，在那顆恆星所出現的那片天空中幾乎沒有任何線索，令人感到挫折萬分。就算真有什麼，也是微弱得讓人看不見——直到1980年，紐約美國自然史博物館的Michael Shara和同事仔細研究那個區域，結果在和當年那顆恆星一模一樣的座標位置發現了一團黯淡的啞鈴狀星雲。

2014年，Kaminski和同事將三具望遠鏡對向狐狸座CK的位置。經過幾個月的觀測後，他們取得了一系列令人費解的資訊。「我很確定，無論狐狸座CK到底是如何造成的，它都無疑是一個非常特殊的天體，」Kaminski說。

阿塔卡瑪開創實驗（APEX）電波望遠鏡的觀測結果顯示，狐狸座CK殘骸的化學指紋圖譜（chemical fingerprint）相當奇特：最特別的地方在於它的重氮（heavy nitrogen，氮的重同位素）含量高得驚人。

波蘭天文學家赫維留在1670年記錄到一顆位於天鵝座頭部附近的新星，並且在英國皇家學會出版的這份星座圖中將它標示出來。
Photograph by Royal Society

殘骸中也含有一般新星殘骸不會有的帶電分子，論文的作者群在《自然》期刊中寫道，這表示那片區域會「排斥分子」。

研究團隊了解到，他們所觀測的根本不是典型新星。它的化學指紋圖譜和歷史上的觀測記錄似乎最符合一種罕見的星體爆炸現象，稱為「紅暫現星」。

Shara對此並不信服。他說，雖然觀測結果很精采，但是光憑同位素比，並不能完全排除典型新星慢速爆炸的可能性，他和他的同事在1980年代發現了這種爆炸事件。「狐狸座CK有可能是星體合併的結果，或者一場非常慢的新星爆炸，」Shara表示。「《自然》期刊的那篇研究論文所說的是一個星體合併的好例子，但那並不一定就是真相。」

2002年，稱為麒麟座V838的恆星（如圖）出現在銀河系中。它是紅暫現星的一個例子，這是種罕見的星體爆發事件；現在科學家認為1670年出現的那顆恆星，也是這一類的現象。
Photograph by NASA, ESA and H.E. Bond

罕見的碰撞
紅暫現星是兩顆恆星碰撞所形成的，爆炸的亮度介於新星與超新星之間。這種碰撞所產生的是哪種恆星還不得而知，但是其殘骸很快就會冷卻並逐漸變暗。

Kaminski說，雖然狐狸座CK有可能是一顆紅暫現星，但在它的殘骸附近觀測到的一些帶電分子，與較近期觀測到的恆星爆炸情形並不相符。

這個差異或許來自殘骸的年齡。其他觀測到的紅暫現星都很年輕，是在過去幾十年生成的，而1670年觀測到的狐狸座CK則已經發展了三百多年。

紅暫現星被視為一種罕見的星體爆炸事件，但是銀河系在過去十幾年間已經出現過幾顆紅暫現星：特別是2002年的麒麟座V838（V838 Monocerotis）——它具有非常壯觀的回光（light echo）——以及天蠍座V1309（V1309 Sco），Kaminski和他的同事將其當作某種羅賽塔石，用來解釋在這類爆炸中產生的分子物種。