开普勒超新星遗迹距离地球约20000光年，是我们银河系中一处重要的“遗址”。1604年初，不少天文学家亲眼目睹了一颗恒星的爆炸，其中也包括著名的约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）。
X射线波段中的开普勒超新星遗迹。不同颜色代表了不同能级的X射线，红色为0.5-1.2keV，绿色为1.2-2.0keV，蓝色为2.0-7.0keV。（来源：NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.）
现代天文学早已能够解释，当时开普勒见到的现象是所谓的Ia型超新星爆炸，而这个星云就是那次剧烈爆炸所留下的遗迹。那里曾经有一颗白矮星和一颗紧密围绕它旋转的恒星。但后来，白矮星不断从小伙伴身上“揩油”，把伴星的物质吸积到自己身上。当自己的质量超过了一个限度（钱德拉塞卡极限），便触发了剧烈的热核爆炸，自己被炸得粉碎，残骸向外喷射、膨胀。
虽然听上去非常惨烈，但这却是宇宙中最正常不过的演化规律，Ia型超新星也是最常见的超新星类型之一。天文学家利用“钱德拉”X射线望远镜记录到超新星遗迹以超过每小时3200万公里的速度从爆炸中心向外膨胀，这个速度超过音速的25000倍。最新的研究追踪了开普勒超新星遗迹中15个“小疙瘩”（碎片），它们都能在X射线波段中发光。测量结果显示，爆炸波正以每小时2400万公里的速度膨胀，这些碎片的平均速度约为每小时1600万公里，最快的碎片速度达到每小时3700万公里，这也是迄今为止X射线检测到的超新星残骸碎片的最高时速。
天文学家在开普勒超新星遗迹中标定的“小疙瘩”（来源：Sato & Hughes 2017）
研究人员通过分析2016年获得的“钱德拉”X射线光谱估算了“小疙瘩”的速度。该光谱给出了不同波长的X射线强度，科学家通过比较特征谱线的波长与实验室数值，利用多普勒效应，测量了每个碎片的视向速度（碎片与“钱德拉”X射线望远镜视线方向上的速度）。并且，他们还调用了2000年、2004年、2006年和2014年的图像来检测它们的位置变化，测量垂直于我们视线的移动速度。最后，将这两个方向上的测量结果合在一块儿，估计出每个碎片在三维空间中的真实速度。从动画中可以明显看到这些碎片向外膨胀的情况，场面十分震撼。
研究人员绘制的碎片的三维速度模型（来源：Millard et al. 2020）
这项研究很有意义也很有趣。例如，15个被标定的碎片中有8个确定是在远离地球，只有2个被确认向着地球移动。再如，速度最快的4个碎片都在一个相似方向上运动，且都有类似数量的重元素（如硅等），这表明它们诞生于白矮星的同层中。天文学家也对照了其他星系中Ia型超新星爆炸后不久的光学影像，发现虽然经过了400多年，但那些碎片并没有因为与周围物质相碰撞而减慢自身的膨胀速度。造成这种情况的原因还不是特别清楚。
对了，最后提醒一句，开普勒超新星是最后一个用肉眼观测到的超新星，也是“上一次”银河系内的目击超新星事件。按理说，像银河系这样的星系，100年里应该有少则1次、多则3次超新星事件。当然，我们也不能排除在我们视线被遮挡的银河的对面可能已经发生过了，但不管怎样，毕竟已经400多年过去了……下一个会是几十？又会是谁呢？
参考资料：
[1] Kepler's Supernova Remnant: Debris from Stellar Explosion Not Slowed After 400 Years
(https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/keplers-supernova-remnant-debris-from-stellar-explosion-not-slowed-after-400-years.html)
[2] Matthew J. Millard et al.An Ejecta Kinematics Study of Kepler’s Supernova Remnant with High-Resolution Chandra HETG Spectroscopy (2020)
(DOI: 10.3847/1538-4357/ab7db1)
[3] Toshiki Sato and John P. Hughes. Freely Expanding Knots of X-Ray Emitting Ejecta in Kepler’s Supernova Remnant (2017)
(DOI: 10.3847/1538-4357/aa8305)
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