西弗吉尼亞大學的一位天文學家正在銀河系中尋找超新星留下的碎片，超新星是大質量恆星死亡時發生的劇烈爆炸。超新星爆炸後，作為恆星一部分的物質會向外膨脹，形成一個外殼或”殘餘物”。埃伯利文理學院教授洛倫-安德森（Loren Anderson）認為，研究超新星殘骸”對於了解銀河系的特性和動態至關重要–但我們期望看到的超新星殘骸數量與我們探測到的相對較低的數量存在嚴重差異”。

顯示超新星遺跡形成過程的動畫。新的研究將利用先進的望遠鏡，並將機器學習與人工觀測相結合，希望能將已知超新星遺蹟的數量增加一倍。

銀河系中已發現的超新星遺跡大約有300 到400 個，但對類似星系的研究表明，銀河系中可能存在近1000 個超新星遺跡。安德森將利用美國國家科學基金會提供的331170美元資助來縮小這一差距。他相信，在為期三年的研究結束時，他可以把已知超新星遺蹟的數量增加一倍。

西弗吉尼亞大學研究生蒂莫西-費伯（Timothy Faerber）和洛倫-安德森（Loren Anderson）教授研究超新星遺跡，以進一步了解銀河系的特性和動力學。圖片來源：西弗吉尼亞大學照片/納撒尼爾-戈德溫

挑戰與方法

識別超新星殘餘物需要敏感的數據，而且具有挑戰性。例如，安德森說超新星殘骸經常與數量更多的HII區混淆，HII區是圍繞大質量恆星的高密度等離子體雲。

安德森將與來自馬里蘭州波托馬克的研究生蒂莫西-費伯（Timothy Faerber）合作，利用來自甚大陣列和MeerKAT望遠鏡的射電波長數據來識別超新星殘餘候選體，將機器學習軟件與傳統的”肉眼”掃描相結合。這種方法將使安德森能夠發現新的超新星殘留物，確認疑似超新星殘留物，並將錯誤識別的殘留物從星表中刪除。

“這項研究非常及時，”西弗吉尼亞大學引力波和宇宙學中心成員、天文學教授安德森說。”來自MeerKAT 的最新數據允許對超新星殘餘物進行迄今為止最靈敏的搜索，而最近的工作已經確定了數百個可能的超新星殘餘物，這些殘餘物需要得到確認。我們已經開始對來自MeerKAT望遠鏡的幾平方度的GPS數據進行初步搜索，結果令人難以置信。”

洛倫-安德森（Loren Anderson），西弗吉尼亞大學埃伯利文理學院天文學教授。圖片來源：西弗吉尼亞大學照片

他說，他的方法非常適合在銀河系內部擁擠的地方發現超新星殘留物，從而增加發現仍未擴散或散佈較遠的較新殘留物的機率。對於研究超新星對星際物質和輻射影響的研究人員來說，這些”年輕、緊湊”的殘留物尤其有價值。

新發現的意義

安德森認為，每一個新確認的殘餘物都是一次詳細研究的機會。例如，它可能使我們有機會對超新星爆炸所產生的物質進行三維重建，或者進一步了解超新星的衝擊對銀河系中其他物質的影響。

他補充說，該項目還標誌著一個尋找與脈衝星有關的超新星殘餘物的機會。脈衝星是恆星在超新星爆炸後留下的超密集旋轉核心。儘管脈衝星和超新星殘骸都是由超新星爆炸產生的，但它們很少被發現在一起。

脈衝星之所以重要，是因為它們高度精確的”脈動”使其成為天文學家的宇宙時鐘，包括安德森的西弗吉尼亞大學同事，他們在六月份發現了時空漣漪，成為國際頭條新聞，這在很大程度上歸功於他們對脈衝星的研究。

教育推廣

安德森的研究小組將與西弗吉尼亞州科學公共推廣小組合作，該小組負責培訓西弗吉尼亞大學的本科生為K-12 年級的學生進行科學、技術、工程和數學方面的介紹，使課堂成為當地正在發生的當前尖端科學的一部分。

安德森說，西弗吉尼亞SPOT 現有的演示都沒有展示超新星，因此他們將開發一個新模塊，同時提供射電望遠鏡的總體概述。演示將結合超新星殘餘物觀測，這些觀測數據將從綠岸天文台的望遠鏡中實時獲取，讓學生親身體驗天文學。