美国宇航局费米空间望远镜的最新伽马射线观测显示，一类被称为磁星的超强磁场中子星，可能是超光亮超新星背后的能量来源。这类罕见的恒星爆炸，其峰值亮度比典型的核心塌缩超新星高出10至100倍。

罕见超新星SN 2017egm

超光亮超新星SN 2017egm由欧洲航天局盖亚任务于2017年5月23日首次发现，爆发位置位于棒旋星系NGC 3191。该星系位于大熊座，距离地球约4.4亿光年。

研究团队引用的观测图像显示，在爆发前，NGC 3191呈现为一座典型的大型棒旋星系；而在2017年7月1日拍摄的图像中，SN 2017egm的亮度已经超过整个星系的总光度。相关图像由SDSS、PS1和NOT+ALFSOC等项目提供，并由Bose等研究人员整理。

超光亮超新星与核心塌缩

核心塌缩超新星通常发生在质量为太阳数倍的恒星演化末期。当恒星内部负责能量产生的核心耗尽燃料后，在自身引力作用下迅速坍缩并引发爆炸。

在这一过程中，恒星核心可能形成一颗城市大小的中子星，或进一步坍缩为更小的黑洞。爆炸产生的冲击波将恒星外层物质抛出，形成一个快速膨胀的高温、高密度电离气体云。

过去几十年间，天文学家已识别出近400个具有特殊性质的核心塌缩超新星。其中一部分被归类为超光亮超新星，其可见光输出至少为普通超新星的10倍。

费米望远镜探测到伽马射线信号

根据2026年发表的一篇论文，费米空间望远镜上的大面积望远镜（LAT）可能探测到了来自SN 2017egm的伽马射线信号。

“我们搜索了费米任务前16年内观测到的六个最近的超光亮超新星的伽马射线，”西班牙巴塞罗那空间科学研究所研究员Guillem Martí-Devesa博士表示，“只有SN 2017egm显示出伽马射线的证据，证实了早期的迹象，即某些超新星在伽马射线波段的亮度可与其在可见光波段的亮度相当。”

他指出，这一结果为研究这类极端爆炸事件提供了新的观测窗口。

磁星“引擎”模型

长期以来，理论界一直在讨论超光亮超新星额外能量的来源。其中一个重要假设是，在爆炸过程中形成磁星——一种具有极强磁场的中子星，其磁场强度可达普通中子星的1000倍。

在最新研究中，天文学家对SN 2017egm的光学和伽马射线观测数据进行了联合分析，用以检验不同理论模型的拟合效果。研究团队构建的模型追踪了新生磁星产生的光和粒子如何向外传播，并与超新星膨胀的碎片相互作用。

模型预期，新形成的磁星每秒可自转数百次。这种快速自转会产生强烈的电子和正电子（电子的反物质对应物）流，形成一个庞大的高能粒子云，即所谓“磁星风星云”。

在这一星云中，各种相互作用有利于伽马射线的产生和吸收。例如，电子与正电子可以湮灭并产生一对伽马射线光子；两个伽马射线光子也可能在碰撞中产生粒子。通过这些以及其他过程，伽马射线与超新星碎片不断发生相互作用。

由于难以直接逃逸，这些高能伽马射线会被“重新处理”，其能量逐步降低并转化为较低能量的可见光，从而为超新星提供额外的亮度提升。

伽马射线“泄漏”与模型局限

“坍缩后三个月左右，随着超新星碎片的膨胀和冷却，伽马射线开始泄漏出来，”巴黎萨克雷大学及法国国家科学研究中心研究员Fabio Acero博士表示。

他指出，在对SN 2017egm的观测数据进行拟合时，磁星模型在再现超新星最初几个月的亮度演化以及伽马射线到达时间方面表现最佳。但在更长时间尺度上，可见光亮度的衰减并不完全规则，显示模型仍有改进空间。

“在SN 2017egm的长时间衰减过程中，其他过程可能也起到了作用，”Acero说，“这些过程包括碎片回落到磁星上，以及爆炸波与恒星在死亡前几个世纪抛射的物质之间的相互作用。”

研究发表

相关研究成果已发表于《天文学与天体物理学》期刊。论文题为《超光亮超新星的伽马射线特征：费米大面积望远镜对SN 2017egm的GeV探测及中心引擎证据》（Gamma-ray signatures of superluminous supernovae: Fermi-LAT GeV detection of SN 2017egm and evidence for a central engine），作者为F. Acero等，刊登于该刊第709卷A229号，DOI为10.1051/0004-6361/202558547。