近日，中國科學院紫金山天文臺與清華大學聯合對M101星系中爆發的超新星SN2023ixf極早期激波輻射信號進行了成功的捕獲和研究，通過提取和分析超新星爆炸后約1小時的多色測光數據，首次見證了極早期激波輻射由紅變藍的奇特現象。通過結合激波突破、星周塵埃消融和星周物質相互作用等物理過程，對SN2023ixf上升期的多波段光變曲線進行了成功的解釋。該研究成果在2023年12月14日以“A shock flash breaking out of a dusty red supergiant”為題在線發表在《自然》（Nature）上。

　　大質量恒星在演化末期由于核聚變終止通常會產生核心坍縮型超新星。引力坍縮造成的激波會在短時間內突破恒星外部大氣而產生瞬時輻射。這些極早期輻射信號是揭示激波傳播過程、超新星爆炸不對稱性和星周環境的關鍵。但目前國際上對超新星激波輻射的觀測非常稀少，尤其缺乏多波段信息，這導致了我們對上述過程的了解仍非常有限。

　　SN2023ixf爆發于距離我們約6.8Mpc的近鄰星系M101，由日本業余天文學家Koichi Itagaki于2023年5月19日首先發現。M101這樣的近鄰星系是國內外廣大天文愛好者長期熱衷拍攝的目標。SN2023ixf被發現后，清華大學教授、紫金山天文臺客座研究員王曉鋒牽頭的聯合研究團隊迅速聯系天文愛好者并獲得了覆蓋爆發前后的彩色圖像。但天文愛好者所采用的探測器沒有經過嚴格的規范與標準化測試，與專業天文研究的科學級探測器存在一定的差異。團隊中的清華大學博士研究生李蓋茨與中國科學院國家天文臺博士后李文雄等通過不斷摸索嘗試首次成功實現了對天文愛好者觀測數據的多波段測光數據抽取，得到了可靠的SN2023ixf極早期多色測光數據（圖1）。這些數據揭示了早期激波輻射的反常顏色演化，為重要發現奠定了基礎。團隊中的紫金山天文臺博士后胡茂凱和美國加州大學伯克利分校博士后楊軼承擔了早期輻射的模型擬合部分的工作。在考慮激波輻射、星周塵埃消融以及星周物質相互作用等物理過程后，SN2023ixf早期激波輻射的多波段光度和溫度演化得到了合理的解釋（圖2）。團隊中的紫金山天文臺博士后孫天瑞、胡鐳和博士研究生陳健還利用位于紫金山天文臺姚安觀測站的南極巡天望遠鏡AST3-3和姚安高精度望遠鏡（YAHPT）兩臺光學設備開展了對SN2023ixf的快速后隨觀測（圖3），獲得了較好的上升期的多波段光變曲線，為限制SN2023ixf的星周環境提供了重要觀測數據，為模型擬合也提供了重要幫助。

　　李蓋茨是論文的第一作者，胡茂凱、李文雄、楊軼為共同第一作者，王曉鋒教授為通訊作者。該工作的紫金山天文臺部分得到了青海省重大科技專項、江蘇省卓越博士后計劃的支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06843-6

圖1 SN2023ixf極早期光學測光數據。b-d: 由RGB彩色圖像抽取出來的單波段測光數據。i-o: 合成的超新星爆炸后1.4小時到5.7小時彩色測光數據，可以看出SN2023ixf快速地由紅到藍的演化過程。

圖2 SN2023ixf極早期多波段光變曲線的擬合。通過結合激波突破、快速消融塵埃產生的消光和星周物質相互作用等物理過程，可以合理地解釋SN2023ixf上升期多波段光變曲線。

圖3 南極巡天望遠鏡AST3-3（左圖）和姚安高精度望遠鏡（YAHPT，右圖）。