擁有“不死之身”的無敵恆星，為何年年“自爆”？科學家給出答案

恆星的死亡主要取決於質量，看似是個簡單的故事，近年天文學家卻接連發現不尋常的恆星死亡事件。

有些恆星單純爆炸成超新星，有些恆星在垂死時噴發出強大噴流或劇烈爆發。究竟決定恆星的死亡因素為何？

離奇的恆星死亡事件或許並不稀罕，新一代望遠鏡將有助於找出恆星的死亡前兆。

2018年9月9日，一座自動望遠鏡在夜晚的例行巡天觀測時發現了一顆天體，像是新誕生的恆星。接下來數小時，這顆「恆星」的亮度迅速增加10倍，自動觸發了科學家們開發的異常天體事件辨識軟體，並立即標記下來。

綜合各望遠鏡的觀測結果，提出結論是：這顆恆星在發光數百萬年後，突然發生驚人的神秘現象──從恆星表面釋出氣體，在周圍形成繭狀結構；數天或一星期後，恆星便爆炸了。這顆恆星爆炸後的殘骸與繭狀結構碰撞，產生異常明亮的短暫閃光。由於此爆炸發生在遙遠星系，發出的光抵達地球約需10億年，昏暗而無法以肉眼觀察，但對天文臺來說已足夠明亮。我們搜尋望遠鏡的觀測記錄，在此恆星爆炸前兩星期的資料中，發現了大量氣體釋出的現象，當時亮度只有爆炸時的百分之一。

恆星死亡的方式多到難以想像，而上述現象只是最近幾個新發現之一。舉例來說，有些恆星塌縮、形成超新星後，恆星殘骸仍極度活躍，噴發出的物質噴流以相對論性速度運動。這類能量可以摧毀恆星本身，遠大於一般超新星所產生的；另有一些恆星在一生的最後數天到數年，藉由一連串猛烈的噴發，丟擲了大量氣體。這些極端事件似乎不常見，但也代表天文學家對於恆星的成長與死亡仍所知有限。

目前，許多不尋常的恆星死亡事件，都不符合以往的假設。陸續提出並回答一些基本問題：究竟哪些因素決定恆星的死亡方式？為什麼有些恆星在垂死時會猛烈噴發噴流或爆發，而其他恆星只是單純地爆炸？

死亡就是新生

恆星誕生、成長與死亡的過程是各種作用力相互競爭的結果。在星際氫氣雲中，當向內拉扯的重力勝過向外推離的磁場與氣體粒子的高速運動，就會形成恆星胚胎。當部份氫氣雲塌縮後，恆星胚胎的密度增加20個數量級，溫度則上升數百萬度，氫原子開始碰撞並結合成氦，觸發核融合，一顆新恆星便誕生了。

就像氫氣雲，恆星內部也是戰場：重力不斷使恆星向內塌縮，核融合產生的壓力則不停向外推。恆星的演變取決於溫度，而溫度又與恆星質量有關。恆星越重，可鍛造出的元素越重，內部燃料燃燒越快；最輕的恆星最多隻能把氫融合成氦，太陽誕生40多億年，仍在燃燒氫。越重的恆星壽命越短，只有約1000萬年，卻製造出更多元素：氧、碳、氖、氮、鎂、矽，甚至鐵。

恆星的質量也決定了死亡的方式。低於八倍太陽質量的低質量恆星，死亡時相對平靜；當這類恆星的核燃料耗盡後，會把外層拋入太空，形成美麗的行星狀星雲，裸露的恆星核熾熱緻密，稱為白矮星，質量約為太陽的一半，體積僅比地球大一點。

然而，較重恆星的核心溫度高、壓力大，會更加猛暴劇烈地死去。當核融合鏈生成到鐵時，環境變得異常熾熱，鐵原子開始崩解為較小的碎片，使得核融合鏈中止，恆星失去了內部壓力。而重力主導一切，造成核心塌縮，直到原子緊密結合在一起，反向作用的強核力登場，強核力的效應才變得明顯。此時，未燒盡的核心成為奇特的中子星，是一種主要由中子組成的緻密天體。如果恆星質量夠大，例如高於20倍太陽質量，重力甚至可以勝過強核力，使中子星進一步塌縮成黑洞。無論是哪種方式，當恆星核心塌縮時所釋出的部份能量，會產生極明亮的爆炸並把外層拋入太空，光芒在數天內會掩蓋過該星系中其他恆星。

人類用肉眼觀察超新星已數千年。1572年，丹麥天文學家第谷（Tycho Brahe）注意到仙后座有顆新星和金星一樣亮，並且維持該亮度長達數個月。第谷在記錄中寫道，他非常震驚，不禁懷疑自己的眼睛。今天，該爆炸遺留的碎片依然可見，稱為「第谷超新星殘骸」。