恆星爆炸前的最後一舞：

雙星如何造就互動型超新星

中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2026年7月1日

「互動型超新星」會在爆炸後持續發光多年，但其周圍濃密氣體的來源一直是未解之謎。由中央研究院天文及天文物理研究所博士生蔡松翰與助研究員陳科榮博士領導的最新研究發現，這些氣體可能來自雙星系統在演化過程中的質量轉移與逸散。研究成果已發表於《天文物理期刊快訊》，為理解互動型超新星提供新線索。

當大質量恆星走向生命終點時，它們會以超新星爆炸的形式釋放出宇宙中最驚人的能量。然而，並非所有超新星都以相同的方式謝幕。有些超新星在爆炸後數個月、甚至數年間依然持續閃耀，因為高速膨脹的爆炸殘骸不斷撞擊環繞恆星周圍的濃密氣體，將動能轉化為耀眼光芒。這類壯觀的天體現象被稱為「互動型超新星」，但數十年來，這些神秘氣體究竟從何而來，一直是天文學界懸而未解的謎題。

如今，中研院天文所的最新研究指出，答案或許不在一顆恆星身上，而是來自一對相伴共舞數百萬年的雙星。大多數大質量恆星並非孤身誕生，而是擁有一位伴星。在重力的牽引下，這對星體如同舞伴般彼此環繞，在宇宙舞台上共舞數百萬年。當其中一顆恆星逐漸步入生命晚年，它會膨脹成比太陽大數百甚至上千倍的紅超巨星。隨著體積不斷擴張，外層氣體開始越過重力邊界，源源不絕地流向伴星。

然而，這場物質交換並非全然順利。伴星無法接住所有湧來的物質，其中一部分逸散到雙星系統之外，在兩顆恆星周圍形成一層龐大而濃密的氣體繭，宛如為即將到來的大戲搭建舞台。

然後，最後一幕即將上演。

僅僅數千年後——在恆星長達數百萬年的生命中，這不過是轉瞬即逝的一剎那——瀕死的大質量恆星終於發生超新星爆炸。以每秒數千公里奔馳的衝擊波向外席捲，猛烈撞上雙星最後一次互動所留下的氣體繭。這場劇烈碰撞將爆炸的動能轉化為耀眼光芒，造就宇宙中最明亮、最奇特的一類超新星。

透過數百組電腦模擬，研究團隊發現，這場生命終章前的物質交換發生的時機恰到好處。不同於發生在數百萬年前的早期質量轉移，那些被拋出的氣體早已遠離爆炸中心，難以對超新星造成影響；而這最後一次互動僅發生在爆炸前數千年，使得逸散出的氣體仍停留在附近，正好成為超新星衝擊波的目標，自然重現觀測所推測出的環境結構。

論文第一作者蔡松翰進一步說明：「我們發現，雙星系統能以近乎完美的時間安排，為互動型超新星搭建舞台。伴星在爆炸前協助瀕死恆星形成一個濃密的氣體繭，提供了驅動這場宇宙煙火秀的燃料。」

更令人驚訝的是，研究團隊估計，大約有八分之一的核心塌縮超新星都遵循這條演化途徑。這意味著，雙星互動並非少數特例，而是大質量恆星生老病死過程中相當普遍的一環。

這套模型也可能解釋著名的超新星 SN 2014C。這顆超新星最初看似平凡無奇，卻在數個月後突然再度增亮，顯示爆炸殘骸撞上了遠方的一層氣體殼。模擬結果顯示，這道氣體殼極可能是在爆炸前數百至數千年間，由恆星與伴星最後一次親密互動所留下的遺跡。

陳科榮博士認為：「我們的研究顯示，許多恆星並不是孤獨地迎向死亡。它們最後的模樣，很可能是經過漫長歲月中與伴星相互陪伴、彼此影響所共同塑造的。」

研究揭示，超新星千變萬化的面貌，最終或許源自恆星之間的關係。許多大質量恆星並非在孤寂中落幕，而是在一位陪伴自己走過漫長歲月的舞伴協助下，共同完成生命中最壯麗的謝幕。

歸根究柢，超新星不總是一場獨角戲。

有時候，它更像是一支跨越數百萬年的宇宙雙人舞——

在生命終點來臨之前，兩顆恆星攜手完成最後一支舞。

這是一曲死亡前的華麗圓舞曲，也是宇宙中最壯烈的謝幕。

許多大質量恆星都有一位相伴一生的舞伴。質量較大的主星在生命晚期逐漸膨脹，並將部分物質轉移給伴星，同時有部分氣體逸散到周圍，形成包覆雙星系統的濃密氣體繭。圖片來源：中研院天文所／蔡松翰

當超新星爆炸後，高速拋射出的物質猛烈撞上環繞恆星周圍的環星際物質時，劇烈的碰撞能將爆炸所攜帶的龐大動能高效率地轉化為熱能與輻射，進而驅動互動型超新星持續發出耀眼光芒。在撞擊界面上，強烈的不穩定性與紊流也隨之產生，形成如海浪翻騰般的複雜結構。圖中橘紅色向外延伸的突起，便是由瑞利－泰勒不穩定性（Rayleigh–Taylor instability）所形成的「RT 指狀結構（RT fingers）」，顯示超新星殘骸與周圍氣體之間激烈交互作用的痕跡。圖片來源：中研院天文所／陳科榮

媒體聯絡：

中央研究院天文及天文物理研究所助研究員陳科榮

Email: kjchen@asiaa.sinica.edu.tw Tel: (02)2366-5457

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