令人尊敬的哈勃太空望远镜在其服务历史（32 年零七个月零六天，并且还在继续）中为我们提供了很多。 即使过了这么多年，这个多功能、精密的天文台仍在发挥作用，同时还有詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 和 NASA 大天文台家族的其他成员。 除了它仍在进行观测活动之外，天文学家和天体物理学家还在梳理哈勃多年来积累的大量数据，以寻找更多隐藏的宝石。
由加州理工学院领导的一个团队最近在哈勃档案中取得了一些非常有趣的发现，他们在那里观察了六颗超新星的位置，以了解更多关于它们的前身恒星的信息。 他们的观察是哈勃太空望远镜快照计划的一部分，天文学家使用 HST 图像来绘制恒星、星系和其他天体的生命周期和演化图。 由此，他们能够限制前身星的大小、质量和其他关键特征，以及它们在经历核心坍塌之前所经历的事情。
该团队由加州理工学院红外处理和分析中心 (IPAC) 的高级研究科学家 Schuyler D. Van Dyk 博士领导。 他的队友包括来自加州大学伯克利分校、太空望远镜科学研究所、亚利桑那大学斯图尔德天文台、夏威夷大学天文研究所和明尼苏达大学物理与天文学院的研究人员。 他们的发现发表在一篇题为“六颗超新星前身的消失”的论文中，该论文将刊登在皇家天文学会的月刊上。
正如他们在论文中指出的那样，他们研究的目标都是哈勃以高空间分辨率成像的附近核心坍缩超新星 (SNe)。 这些图像是哈勃快照计划的一部分，该计划由太空望远镜科学研究所 (STScI) 创建，旨在为各种目标提供大量图像样本。 在其他观测计划之间，每个目标都在哈勃绕地球的单个轨道上进行观测，从而实现了其他天文台无法实现的一定程度的灵活性。
在他们的研究中，Van Dyk 和他的同事检查了六颗河外超新星爆炸前后的图像——指定为 SN 2012A、SN 2013ej、SN 2016gkg、SN 2017eaw、SN 2018zd 和 SN 2018aoq。 对于河外目标，考虑到所涉及的距离，天文学家很难知道他们发现的恒星是否是超新星的前身。 正如 Van Dyk 通过电子邮件对 Universe Today 所说，唯一可以确定的方法是等待超新星变暗，然后确认祖星已经消失：
“由于超新星爆炸是如此明亮，我们必须等待数年，直到它消退到足以使它的亮度低于前身。在我们论文中展示的一些案例中，毫无疑问爆炸前在那里的恒星现在已经消失了。在其他情况下，我们相当确定，但超新星仍然可以检测到，而且微弱到足以让我们推断其前身已经消失。”
漩涡星系（旋涡星系 M51，NGC 5194）是位于猎犬座的经典旋涡星系，及其伴星 NGC 5195。图片来源：NASA/ESA
在之前的一项研究中，Van Dyk 和本研究的合著者几位同事调查了另一颗超新星 (iPTF13bvn)，其前身星消失了。 在这种情况下，研究团队依赖哈勃望远镜在 SN 站点获得的数据——作为紫外线超深场 (UVUDF) 活动的一部分——大约在恒星爆炸后 740 天。 2013 年，范戴克领导了一项研究，该研究使用早期快照程序的图像来确认漩涡星系（梅西耶 51）中 SN 2011dh 的前身已经消失。
多年来的这些和其他论文表明，可以从爆炸前的图像中直接识别祖先候选者。 在最近的这项研究中，Van Dyk 和他的同事观察了处于演化后期的超新星，以了解是什么机制为它们提供动力。 在许多情况下，其机制是由爆炸的巨大能量合成的放射性核（特别是放射性镍、钴和铁）的衰变。 但正如他解释的那样，他们怀疑可能涉及其他机制：
“然而，我们有迹象表明，一些超新星不可避免地有额外的能量来源——一种可能性是超新星的光在爆炸前被星际尘埃散射，以‘光回波’的形式出现；另一种可能性更大的可能性是与爆炸相关的冲击波正在与恒星自身在恒星生命过程中沉积在前身恒星周围的气体相互作用，以风或爆发的形式，即星周物质。爆炸产生的喷射物移动通过这种星际物质并与之相互作用，可以产生可以持续数年甚至数十年的光能。”
简而言之，该团队试图估计他们观察到的超新星中有多少是通过放射性衰变与更奇异的动力机制演变而来的。 他们的结果表明，SN 2012A、SN 2018zd 和 SN 2018aoq 已经褪色到无法在哈勃快照图像中检测到的程度，而 SN 2013ej、SN 2016gkg 和 SN 2017eaw 已经足够褪色。 因此，他们可以推断所有六个案例中的祖先都消失了。 然而，并不是所有的都是一颗大质量恒星发生核心坍缩的结果。
就 SN 2016gkg 而言，哈勃广角相机 3 (WFC3) 拍摄的图像的空间分辨率和灵敏度比之前由现已退役的 WFC2 拍摄的宿主星系图像高得多。 这使他们能够推断 SN 2016gkg 不是单个核心坍缩超新星的结果，而是一颗前身星与邻近恒星相互作用的结果。
Van Dyk 说：“因此，在旧图像中，前身看起来像一颗‘恒星’，而在新图像中，我们可以看到前身必须在空间上与邻近的恒星截然不同。因此，我们能够获得对祖细胞的光度和颜色的更好估计，现在未被邻居污染，从中我们能够对祖细胞的整体特性做出一些新的推论，或者，在这种情况下，祖细胞系统，因为我们描述了使用现有双星系统模型的新结果。”
艺术家对超新星遗迹的印象。 图片来源：ESA/Hubble
具体来说，他们确定前身星属于“剥离包络”超新星 (SESNe) 类，其中前身星的外部富氢包层已被显着或完全去除。 他们进一步估计祖星是主星，而它的伴星很可能是一颗主序星。 他们甚至在爆炸前对各自的质量进行了限制（分别为 4.6 和 17-20.5 个太阳质量）。
在查阅了大约在同一时间由另一个 Snapshot 程序拍摄的图像后，他们还注意到了 SN 2017eaw 的一些有趣之处。 这些图像表明这颗超新星在紫外线波段（“紫外线过量”）特别明亮。 通过将这些图像与他们的数据结合起来，Van Dyk 和他的团队推测 SN 2017eaw 在被观测时具有过量的紫外线光，这可能是由超新星激波与该前身星周围的星周介质之间的相互作用引起的。
该团队还指出，超新星爆炸产生的尘埃是一个复杂的因素，因为它在向外膨胀时怎样冷却。 Van Dyk 说，这种尘埃会遮挡远处的光线，并导致观察结果复杂化。
“那么，这里需要注意的是，例如，我们在爆炸前看到的恒星可能根本不是前身恒星，而且——同样，由于与宿主星系的距离——这颗恒星在恒星的几分之一像素内。实际的前身（物理上，在前身附近），这样，如果超新星产生了尘埃，那么尘埃就有效地覆盖了超新星和邻近的恒星。这是可能的，但可能性不大。它变成了一颗在几年后超新星位置什么也看不到的少数情况下，更难提出论据——正如我们在论文中指出的那样，这将需要大量的尘埃，这在物理上可能是不可能的。”
追溯超新星的起源是天文学家了解更多恒星生命周期的众多方式之一。 通过改进仪器、数据收集和灵活性，他们能够更多地揭示我们的宇宙是怎样演化的，并将随着时间的推移继续变化。
