破解 20 年謎團，天文學家首度直接觀測到超亮超新星背後的磁星「動力引擎」

自 2000 年代初期發現「超亮超新星」（Superluminous Supernovae）以來，其亮度可達一般超新星的十倍以上，且亮度衰減異常緩慢，始終讓天文學家困惑不已。雖然理論曾預測這類爆炸中心隱藏著一顆極強磁場的快速旋轉中子星──磁星（Magnetar），但在強大的爆炸殘骸遮蔽下，人們始終無法直接觀察到這具「動力引擎」。

隱藏在超新星下的磁星示意圖

這項里程碑式的發現源於2024年觀測到的超新星SN 2024afav。研究團隊透過全球望遠鏡追蹤，發現該超新星在亮度峰值後，出現了頻率逐漸加快、類似鳥叫聲的「鳴啾」（Chirp）亮度震盪。研究團隊指出，這種現象是廣義相對論中「冷澤-提靈進動」（Lense-Thirring precession）的具體表現。

要理解這個深奧的術語，可以想像空間就像一池黏性極高、極其濃稠的麥芽糖，而快速旋轉的磁星就擔任那根強力的「攪拌棒」。而當這根「攪拌棒」旋轉時，它會強行拖拽周圍的麥芽糖（時空）跟著旋轉，這種現象被稱為「參考系拖曳」。而當時空被這樣劇烈拖拽時，環繞在磁星周圍、如同「雜質」一般的吸積盤物質，會因為麥芽糖（時空）的扭曲而變得極不穩定，像是一個快要倒下的陀螺般開始左右搖晃，這種物理現象就稱為「冷澤-提靈進動」。

由於這些吸積盤物質不斷地搖晃，它會像燈塔的濾鏡或遮光板一樣，規律地阻擋並反射磁星發出的強大能量，讓整座系統變成了一座宇宙中的「閃爍燈塔」，產生了我們在地球上觀察到的規律亮度起伏。數據估算出這顆新生磁星的磁場強度是地球的300兆倍，自轉週期僅0.0042秒。這不僅是科學家第一次找到磁星驅動超亮超新星的直接證據，也是廣義相對論首度被應用於解釋超新星的動力機制，該研究目前已發表於《自然》期刊。