近日，云南天文台翟倩博士及其国际合作团队在罕见高光度Ia型超新星SN 2022erq的研究中取得重要进展，首次发现这类超新星在爆炸前最后数十年间，质量损失率急剧提升约10倍，为理解Ia型超新星前身星的终极演化提供了关键观测证据。相关成果已发表于《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。

SN 2022erq被ATLAS巡天发现后，研究团队利用云南天文台丽江2.4米望远镜率先开展光谱观测，确认其为一颗与星周物质（CSM）发生强烈相互作用的Ia-CSM型超新星。此类超新星极为罕见，仅占全部Ia型超新星的约千分之一。此后，团队联合国内外多台望远镜，对SN 2022erq进行了长达三年的持续跟踪监测。基于对光谱和测光数据的综合分析，研究人员重建了前身星系统在爆炸前的质量损失历史：大约60年前，该系统以每年约0.04倍太阳质量的速率向外抛射物质；而在爆炸前最后几年，其质量损失率激增至每年约0.6倍太阳质量。这些抛出的物质在恒星周围汇聚成一个质量约3倍太阳质量的巨大壳层，向外延伸至约3500亿公里的范围。

这一发现对现有的Ia型超新星前身星理论模型提出了挑战。目前的主流模型虽然能够产生一定量的星周物质，但难以同时解释SN 2022erq周围如此大质量的壳层，以及临近爆炸时如此高的质量损失率。研究团队认为，SN 2022erq的前身星可能是一个由白矮星和中等质量非简并伴星组成的近距离双星系统。该系统在爆炸前可能经历了一段短暂而剧烈的演化阶段，例如伴随强烈质量转移的公共包层星风演化，或者白矮星与巨星核心的快速并合过程。强烈的双星相互作用可能导致临近爆炸时质量损失率急剧上升。由于这一过程需要特殊的物理条件，这也解释了Ia-CSM型超新星为何如此罕见。

SN 2022erq的研究不仅为认识这类稀有超新星提供了高质量的观测样本，也为理论模型设定了明确的定量约束：何种双星演化路径能够在热核爆炸前数十年内快速抛出数个太阳质量的物质？回答这一问题，将有助于进一步揭示Ia型超新星前身星系统的本质，以及双星系统在爆炸前最后阶段可能经历的剧烈演化过程。

该研究使用了国内外十余台望远镜的观测数据，包括云南天文台丽江2.4米望远镜和稻城无名山60厘米望远镜，国家天文台兴隆观测站2.16米望远镜和清华大学—国家天文台80厘米望远镜，意大利3.58米伽利略国家望远镜和67/91厘米施密特望远镜，北欧2.56米光学望远镜，英国2.0米利物浦望远镜，匈牙利Konkoly天文台80厘米RC望远镜，以及美国10米凯克II望远镜和9.2米霍比—埃伯利望远镜。得到国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、云南省科技计划项目、云南省“兴滇英才支持计划”以及国际超新星研究中心（ICESUN）等的资助。

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图：SN 2022erq的前身星系统和星周环境以及超新星与星周物质相互作用示意图。上图为前身星系统想象图；左下为超新星与星周物质相互作用；右下为测量得到的星周物质密度随半径的分布。