近日，清华大学物理系博士后文旭东、助理教授杨轶领衔的国际合作团队，利用欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）的偏振观测，揭示了宽线 Ic 型超新星 SN 2026gzf 的三维爆炸结构。相关成果于8月24日以“Pinning Down the Geometry of the Type Ic Broad-line Supernova 2026gzf”为题发表于《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）

宽线 Ic 型超新星是外层氢和氦已被剥离的大质量恒星在生命终点发生的猛烈爆炸。高速的爆炸物质使光谱展现出很宽的谱线特征。由于少了氢、氦外层的遮挡，人们可以更直接地观察靠近恒星爆炸核心处的过程。SN 2026gzf 最早由我国爱因斯坦探针/天关卫星发现，当时被记录为快速 X 射线暂现源 EP260321a。这束短暂的 X 射线闪光很可能来自超新星爆炸的激波突破。研究团队在闪光出现后的第4.6天和第16.5天，用VLT分别获取了成像偏振和光谱偏振的数据。

由于距离过于遥远，在图像上分辨出最邻近的一批超新星爆炸几天内的形状，几乎等同于在中国眺望大洋彼岸美国一条蚊子腿的粗细。偏振观测通过电子散射的基本原理，可以对超新星做“几何结构断层扫描”。如果发光区域是球对称的，各方向的偏振则会彼此抵消；如果球对称性被打破，则会产生净偏振信号。常规的光谱观测可以告诉我们超新星中有什么元素、物质运动得多快，而偏振光谱还能进一步揭示这些物质是如何分布的。

观测显示，SN 2026gzf 的整体偏振很低，说明它的外层抛射物接近球形。但钙元素谱线偏振却高达1.6%，并呈现出清晰的对称轴。这意味着，这颗超新星虽然“外表”近乎球形，内部的能量传播，及其诱导的谱线激发却有着明确的空间指向。研究指出，钙线的偏振描绘的更像是钙元素被能量波前所“点亮”的区域，而非其自身的空间分布。放射性镍的不对称加热、方向性较强的能量释放，甚至双极或喷流驱动的爆炸，都可能形成这样的结构。团队利用自主开发的三维蒙特卡洛偏振模拟代码 MCPol，重建了这一近乎轴对称的爆炸能量传播图像，也同时揭示了这一对称轴与视线方向有约40度的夹角。可见相较流量光谱而言，偏振光谱具有独特的几何诊断能力，能够重建高能爆发天体的爆炸结构及其内部能量传输的空间形态。

清华大学物理系博士后文旭东为论文第一作者和通讯作者，负责 MCPol代码开发、偏振建模和数据解释；杨轶助理教授为通讯作者和VLT观测提案负责人，发起项目并完成观测、数据处理和论文撰写。中国科学技术大学天文与空间科学学院、中国科学院紫金山天文台黄秋菊和王宝，以及吴雪峰副台长参与观测提案设计；美国密歇根州立大学陆晶和 Wolfgang E. Kerzendorf 参与光谱建模及辐射转移计算；美国得克萨斯农工大学王力帆和美国得克萨斯大学奥斯汀分校 J. Craig Wheeler 为物理解释提供了宝贵的见解和建议。该研究得到清华大学笃实专项的资助。

论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae990c