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作者|周已皓

審核|黃堅、趙經遠、鄒乾一

編輯|趙經遠

經典新星與再發新星

壯麗的宇宙間分布著豐富多彩的恒星系統，其中有一種密近雙星系統，它們由一顆白矮星和一顆普通恒星組成，會產生劇烈的爆炸現象，使白矮星的亮度大幅增加，之后緩慢變暗，幾個月到幾十年后恢復到先前的亮度，這便是新星。新星大致上可分為兩大類：只觀測到一次爆發的經典新星（Classical Nova），以及至少觀測到兩次爆發的再發新星（Recurrent Nova，RN）。

新星系統藝術圖（圖片來源于NASA）

目前的研究發現，部分再發新星系統中的白矮星有質量逐漸增大的現象，這意味著它們總有一天會達到錢德拉塞卡極限，踏上成為Ia型超新星（對于碳氧白矮星）或吸積致坍縮型超新星（對于氧氖鎂白矮星）的道路。由此可見，再發新星系統對于研究恒星及雙星系統的演化至關重要，但是它們的數量十分稀少，銀河系內已知僅有10顆，北冕座T（T Coronae Borealis，T CrB）就是其中之一。

北冕座T在夜空中的位置，圖中方向上北下南左東右西（圖片來源于Stellarium）

爆發機制

北冕座T的爆發機制與它的雙星系統組成密切相關。該系統由一個1.37倍太陽質量的白矮星和一個1.12倍太陽質量的紅巨星組成，軌道周期227.6天。白矮星通過其強大的引力吸積紅巨星伴星的物質（主要是氫），這些物質堆積在白矮星表面，并被白矮星的引力壓縮，它們的溫度因此升高，一旦達到費米溫度（約為7×10^7K），就會迅速在白矮星表面觸發劇烈的核聚變反應，釋放大量能量，使白矮星迅速增亮，產生新星爆發。隨后，北冕座T的雙星系統會逐漸恢復到爆發前的狀態，直到約78年后發生另一次爆發。

左：北冕座T爆發前；右：北冕座T爆發后（模擬圖）（圖片來源于參考文獻7）

歷史記錄

北冕座T距離我們約2600光年，在沒有爆發時的亮度大約為10星等，這在所有再發新星中是最亮的。2023年之前，人們只知道北冕座T發生過兩次爆發，分別發生于1866年5月12日[發現者是英國天文學家約翰·伯明翰（John Birmingham）]和1946年2月9日[發現者是英國天文學家諾曼·奈特（Norman Knight）和美國天文學家阿爾明·多伊奇（Armin Deutsch）]。在這兩次爆發中，北冕座T增亮了一千多倍，最大亮度達到了2.5星等左右（這在再發新星中也是最亮的），使其成為夜空中肉眼可見的天體。值得一提的是，1866年5月16日，北冕座T爆發4天后，英國天文學家威廉·哈金斯（William Huggins）與化學家威廉·米勒（William Miller）獲得了它的光譜，這是人類首次對新星進行光譜觀測；此外，1866年爆發期間，世界各地的觀測者獲得了較為豐富的觀測數據，這在新星觀測史上也是首次。

1946年北冕座T爆發歷史影像，中心圓圈內的亮星便是北冕座T。哈佛天文臺攝于1946年2月12日，即北冕座T爆發3天后，此時它已變暗至4.3星等（圖片來源于Star Glass）

2023年，美國天文學家布拉德利·謝弗（Bradley Schaefer）在歷史文獻中找到了北冕座T另兩次爆發的記載，分別發生在1217年10月和1787年12月，這使得北冕座T有記載的爆發達到了4次。

爆發前的征兆

自1920年起，美國天文愛好者萊斯利·佩爾蒂埃（Leslie Peltier）對北冕座T進行了頻繁觀測，希望能發現它的再次爆發。1935，他注意到北冕座T略微增亮，隨后進入了一個長達10年的平臺期；1945年，他又觀測到北冕座T的變暗現象。在那個年代，人們對再發新星所知甚少，但佩爾蒂埃卻做出了大膽預測：從1945年開始，北冕座T持續變暗，這表明它即將再次爆發。果不其然，1946年2月9日，北冕座T時隔80年再次爆發，但佩爾蒂埃卻高興不起來，因為他在那天凌晨被鬧鐘叫醒后，發現自己可能有感冒的癥狀，于是回到床上休息，沒有像往常那樣對北冕座T進行觀測，從而錯失了發現。佩爾蒂埃在《星光之夜：觀星者的冒險之旅》（Starlight Nights: The Adventures of a Star-Gazer）一書中敘述了這次經歷，并懊悔地寫道：“我應該為自己的失職負責，但我仍覺得北冕座T應該對我多一些體諒。我們是多年的朋友；無數個夜晚，我在它熟睡時守護著它……我現在仍在觀測它，但是用警惕的目光。我們之間不再有溫暖?！?/p>

1946年爆發前后的光變曲線（圖片來源于wikipedia）

爆發前變暗似乎是北冕座T特有的現象。根據最近10年的觀測數據，北冕座T在2015年再次略微增亮，之后進入了平臺期；2023年3月～4月，北冕座T如期變暗，這是否意味著它很快就要再次爆發呢？天文學家預測，假設每次爆發前后的光變情況相似，那么北冕座T有68%的概率在2024年2月～9月之間爆發，95%的概率在2023年12月～2024年12月之間爆發。

即將到來的爆發

下圖展示了北冕座T的歷史光變曲線，時間范圍1842年6月10日～2024年3月30日，兩次大幅度增亮分別對應于1866年和1946年的爆發。可以看出，近期的光變曲線正在從平臺期快速變暗，這與1946年爆發前非常相似，因此前面作出的預測不無道理。

北冕座T的光變曲線?？v坐標為星等，橫坐標為儒略日；紅色代表V波段極限星等，綠色代表V波段星等，藍色代表B波段星等（數據來源于參考文獻10、AAVSO）

如果即將到來的爆發與先前的爆發遵循相似的亮度變化規律，那么我們也可以作出以下預測：爆發后，北冕座T將在一天內（也可能幾個小時內）達到峰值亮度，約2星等，肉眼可見，成為自天鵝座V1500之后最亮的新星（天鵝座V1500在1975年爆發，最大亮度約1.9星等）；隨后北冕座T開始變暗，保持肉眼可見亮度（亮于6.5星等）約一星期；爆發1個月后，北冕座T將恢復到爆發前的亮度，約10等；爆發3個月后，北冕座T將會再次增亮，亮度會達到8星等，隨后緩慢變暗，這個過程持續4個月；此后，北冕座T將保持在平臺期，直到8年后回落到正常亮度。這也是1866年和1946年爆發的大致情形，可見北冕座T的亮度變化非常復雜，這些獨特的現象是什么原因造成的呢？它們和爆發又有何關系？天文學家對此莫衷一是，專注于新星研究的謝弗教授評論道：“五位理論家會給出五種截然不同的解釋?！?/p>

1866年與1946年爆發前后的光變曲線非常相似（圖片來源于參考文獻10）

持續監測

對于新星而言，北冕座T是比較明亮的（無論是爆發前還是爆發后），因此非常適合天文愛好者監測。作為我國首個從事巡天發現的業余天文臺，星明天文臺從2023年夏季就已經開始對北冕座T進行光譜觀測，后來又開始了多波段測光觀測，希望描繪出北冕座T爆發前后的完整圖景。各位同好在最近幾個月也可以經常關注北冕座T的位置，觀測方式可以多種多樣：光譜觀測、手機/相機拍攝、望遠鏡目視/拍攝，甚至裸眼觀測也是可以的，如果看到北冕座T迅速增亮，歡迎聯系XOSS星明天文臺巡天群任意管理員，我們可以協助驗證真實性并向國際通報，QQ群號：73444198。

在監測的同時也要注意，北冕座T歷次爆發前的觀測數據是比較少的，而且天文學家尚不清楚它爆發前后的復雜光變是如何產生的，此外北冕座T系統中白矮星的組成成分也是一個謎題，這些不確定性使得預測爆發時間的置信度并不算高。

幸運的是，隨著科學技術的進步，人類現在已可以進行多波段、多信使觀測，使我們能夠更深入地理解北冕座T的性質，這些謎題有望在即將到來的這次爆發中得到解答。

參考文獻

（1）觀測到再發新星的爆發[J].天文愛好者,2006(9):41-41.

（2）吳程遠. 吸積白矮星及其相關天體研究[D]. 中國科學院大學,2019.

（3）S. Starrfield et al. The Thermonuclear Runaway and the Classical Nova Outburst[J]. Publications of the Astronomical Society of the Pacific,2016,128.

（4）R Z ,A G ,MF B , et al. Rapid H alpha variability in T Coronae borealis[J]. Publications of the Astronomical Society of the Pacific,2005,117(829).

（5）A. D ,L. H ,K. P . The New View on the Long-Therm Flickering in T CrB[J]. International Astronomical Union Colloquium,2004,194.

（6）A. N M ,M. A T ,A. A T , et al. Recurrent Symbiotic Nova T Coronae Borealis before Outburst[J]. Astronomy Letters,2024,49(9).

（7）O'meara J S . Is T CrB rising?[J]. Astronomy,2020,48(7).

（8）View Nova Explosion, ‘New’ Star in Northern Crown,NASA, https://blogs.nasa.gov/Watch_the_Skies/2024/02/27/view-nova-explosion-new-star-in-northern-crown/

（9）Jeremy Shears, Get set for the next eruption of the recurrent nova T Coronae Borealis!，British Astronomical Association，https://britastro.org/section_news_item/get-set-for-the-next-eruption-of-the-recurrent-nova-t-coronae-borealis

（10）Bradley E. Schaefer, The B & V light curves for recurrent nova T CrB from 1842–2022, the unique pre- and post-eruption high-states, the complex period changes, and the upcoming eruption in 2025.5 ± 1.3, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,September 2023,3146–3165.

（11）Bradley E. Schaefer, The recurrent nova T CrB had prior eruptions observed near December 1787 and October 1217 AD, Journal for the History of Astronomy, November 2023.

（12）Bradley E. Schaefer et al. Announcing T CrB pre-eruption dip：Recurrent nova T CrB has just started its Pre-eruption Dip in March/April 2023, so the eruption should occur around 2024.4±0.3，AAVSO，https://www.aavso.org/news/t-crb-pre-eruption-dip

（13）Bradley E. Schaefer, Recurrent Nova T CrB Will Become the Brightest Nova In Your Lives In the Upcoming Year. Bulletin of the AAS, 2024, 56(2).

（14）Robin George Andrews, A Dead Star Will Soon Spark a Once-in-a-Lifetime Display in Earth’s Skies, Scientific American, https://www.scientificamerican.com/article/this-nova-will-soon-erupt-as-a-once-in-a-lifetime-new-star-in-the-night-sky