11月底至12月初PSP发现4颗河外新星

本文除特别说明外，文字中的时间为北京时间，图片中的时间为协调世界时

 

2023年即将结束，公众超新星搜寻项目（PSP）也迎来了发现潮，11月底至12月初，PSP接连发现4颗河外新星，下面小星将为您逐一讲述这些发现的经过。

AT 2023yoa

11月28日早6时许，PSP管理员徐建林在PSP的M31原始图像[由半米望远镜（HMT）在在当天凌晨拍摄]中发现了一颗河外新星候选体，随后他将该候选体发送到PSP管理员群中，经大家进一步查验并讨论后，确定为真实目标，亮度约16.2星等（无滤镜）。管理员张宓立即将其上报至天文电报中央局（CBAT）和暂现源名称服务网（TNS），该候选体随即获得编号AT 2023yoa与PNV J00430932+4115416，内部编号PSP23N。

图1  AT 2023yoa的发现图像（左）中心方框处可见星点，泛星巡天项目历史图像（右）对应位置没有星点，且该星点位于M31星系方向，综合考虑位置及亮度，初步判断为新星候选体

• 编号：AT 2023yoa (= PSP23N) (= PNV J00430932+4115416)
• 发现者：徐建林、张宓、唐磊明、周文杰、赵经远、孙国佑、阮建高、高兴和PSP团队
• 发现亮度：16.2星等（无滤镜）
• 发现时间：2023年11月28日 03时56分16.800秒
• TNS页面链接：https://www.wis-tns.org/object/2023yoa
• CBAT页面链接：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00430932+4115416.html

在上报之后，张宓注意到AT 2023yoa的位置与M31N 2013-10c非常接近，怀疑它可能是M31N 2013-10c的又一次爆发，因此M31N 2013-10c可能是一颗再发新星。但是张宓比较了两者的位置，注意到它们相距2.76角秒，这不符合再发新星的假设。不过考虑到当天凌晨HMT的图像质量较差，张宓对图像进行重新处理，再次测量目标坐标。通过人工叠加比对M31N 2013-10c发现图像与HMT发现图像进行初步验证，发现AT 2023yoa的位置与M31N 2013-10c的角距离非常小，可以忽略不计，这使得管理员们一致认为AT 2023yoa大概率是M31N 2013-10c的又一次爆发。

资料补充：

• 2013年10月9日，利克天文台超新星搜寻项目发现了新星候选体M31N 2013-10c。中等帕洛玛暂现源工厂（iPTF）的后随观测表明，M31N 2013-10c在R波段的峰值亮度是17.3星等，t2时间（即从峰值亮度变暗2等所用的时间）为10.4±0.4天。M31N 2013-10c在2013年的爆发没有公开的光谱观测记录，但捷克天文学家Kamil Hornoch等人在Hα波段对其进行了测光观测，结果表明M31N 2013-10c很可能是新星。

图2  LOSS的M31N 2013-10c发现图像

图3  iPTF获得的M31N 2013-10c光变曲线

 

由于2013年没有获得光谱，所以2023年的这次爆发需要先通过光谱证认AT 2023yoa的类型，然后再精确比较位置确认AT 2023yoa与M31N 2013-10c是否相关。

29日凌晨，意大利业余天文学家Claudio Balcon使用FOSC-ES32光谱仪和0.41米望远镜获得了AT 2023yoa的低分辨率光谱。2小时后，他把光谱上传至TNS，将AT 2023yoa分类为新星。

图4  Claudio Balcon拍摄的光谱

图5  TNS页面

随后，管理员赵经远联系了圣迭戈州立大学天文学系Allen W. Shafter教授，请求他帮忙确认AT 2023yoa与M31N 2013-10c是否相关。在收到邮件后，Shafter教授迅速在29日下午使用圣迭戈州立大学拉古纳山天文台1米望远镜进行了观测，并将获得的图像与M31N 2013-10c比较，结果显示这两个目标的位置非常一致，因此AT 2023yoa确实是M31N 2013-10c的又一次爆发。
30日凌晨，Shafter教授等人发布了第16354号天文学家电报（ATel#16354），AT 2023yoa的所有发现者均被列为共同作者。这一篇ATel正式确认M31N 2013-10c是一个最新确认的再发新星系统，AT 2023yoa则是它有记录的第二次爆发，再发新星大家庭迎来了新的成员。

图6  ATel#16354原文

下面是ATel#16354的全文翻译（翻译：方洋轩）

M31N 2013-10c（= AT 2023yoa）是M31中的再发新星
ATel #16354；A. W. Shafter（圣迭戈州立大学）、K. Hornoch（捷克科学院天文研究所）、徐建林、张宓、唐磊明、周文杰、赵经远、孙国佑、阮建高、高兴（星明天文台）
协调世界时2023年11月29日19:07
以即时邮件通知方式发送的新星事件
可信度认证：Allen W. Shafter

主题：光学，新星，暂现源

世界时2023年11月27.831日，徐建林等人在星明天文台发现了M31新星AT 2023yoa = PNV J00430932+4115416 = PSP23N。赵经远提醒Allen W. Shafter，该天体位于M31N 2013-10c的位置附近，它很可能是先前这颗新星的第二次爆发。M31N 2013-10c相对快速的演变速度（t2 = 10.4天；Soraisam et al. 2017, A&A, 599, A48），以及从AT 2023yoa观测到的宽阔的Hα发射线，与这一解释一致。
世界时2023年11月29.151日，我们使用圣迭戈州立大学拉古拉山天文台（MLO）的40英寸反射式望远镜，对AT 2023yoa（该天体被我们编号为M31N 2023-11f）进行了后随观测，R = 17.05 +/- 0.06。在世界时11月26.094日，该天体在拉古纳山天文台的图像中不可见，R波段极限星等19.8等。

为了证实M31N 2023-11f与M31N 2013-10c之间的关系，我们将M31N 2023-11f的图像（由拉古纳山天文台于世界时2023年11月29.151日拍摄）与M31N 2013-10c的斯隆r'波段历史图像（由2.54米艾萨克·牛顿望远镜在世界时2013年10月21.906日新星亮度回落期间拍摄）（参见ATel #5503，这一报告也证认该天体很可能是新星）精准对齐。如下方对比图像所示，新星在空间上的一致性优于0.3角秒。
考虑到距离M31中心如此之远的地方，新星位置偶然巧合的可能性极其渺茫，因此我们得出结论，M31N 2023-11f是最新确认的再发新星M31N 2013-10c的后续爆发。

强烈建议对M31N 2013-10c最近的这次爆发进行更多观测。

图7  比较图像

 

AT 2023ypg和AT 2023yqt

PSP很快迎来了另两项发现。2023年11月29日晚，PSP参与者李华霖同好在M33.fts7图像中发现一颗河外新星候选体。第二天早上7时许，徐建林初步查验后将该候选体判为可疑，并发至管理员群内讨论。在检查了HMT和17寸测光辅助望远镜[缩写为PAT17，这是星明天文台与新疆天文台合作的巡天项目，与星明天文台自有的测光辅助望远镜（PAT）不同]近期拍摄的图像后，管理员们一致认为该候选体是真实目标。张宓随即将其上报至CBAT和TNS，该候选体获得编号PNV J01325400+3021387、AT 2023ypg，内部编号PSP23O。

图8  AT 2023ypg的发现图像（左）与泛星巡天项目历史图像（右）

• 编号：AT 2023ypg (= PSP23O) (= PNV J01325400+3021387)
• 发现者：李华霖、徐建林、张宓、唐磊明、周文杰、赵经远、孙国佑、阮建高、高兴和PSP团队
• 发现亮度：18.2星等（无滤镜）
• 发现时间：2023年11月29日 22时36分57.600秒
• TNS页面链接：https://www.wis-tns.org/object/2023ypg
• CBAT页面链接：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J01325400+3021387.html

4天后，12月3日晚，张宓、徐建林和PSP参与者任育庆、丁岚贺、张家硕、严小畅先后在PSP的M31原始图像（HMT拍摄）中发现了一颗河外新星候选体。在进一步查验后，由张宓上报至CBAT和TNS，该候选体获得编号PNV J00422755+4111086、AT 2023yqt，内部编号PSP23Q。

图9  AT 2023yqt的发现图像（左）与泛星巡天项目历史图像（右）

• 编号：AT 2023yqt (= PSP23Q) (= PNV J00422755+4111086)
• 发现者：张宓、徐建林、任育庆、丁岚贺、张家硕、严小畅、周文杰、赵经远、孙国佑、阮建高、高兴和PSP团队
• 发现亮度：16.22星等（无滤镜）
• 发现时间：2023年12月3日 20时21分16.992秒
• TNS页面链接：https://www.wis-tns.org/object/2023yqt
• CBAT页面链接：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00422755+4111086.html

PSP管理员高兴分别于12月2日晚和12月5日晚使用宁波市教育局-新疆天文台望远镜（NEXT）获得了AT 2023ypg和AT 2023yqt的光谱，在赵经远处理后上传至TNS。这两颗候选体的光谱都显示了强烈的Hα和β发射线，因此都被分类为新星。

图10  AT 2023ypg的光谱

图11  AT 2023yqt的光谱

 

M31N 2008-12a

最重要的发现往往压轴出场，这次也不例外。

M31N 2008-12a是一颗著名的再发新星，自2008年12月首次发现后，每过约1年左右必定会再次爆发，从不爽约，这使其成为目前所知爆发间隔最短的新星。由于其爆发间隔短，吸引了许多新星猎手的目光，每年下半年都会有大量天文学家和天文爱好者对其所在的天区进行监测，希望尽可能早地发现它的爆发，并及时进行后随观测，以期揭示这颗再发新星独特的性质。

星明天文台也参与了一年一度的监测活动，虽然往年由于种种原因，未曾首先发现M31N 2008-12a的爆发，但所积累的大量数据仍然非常珍贵，基于此，星明天文台与天文学家合作发表了数篇关于M31N 2008-12a的论文。有了这些经验，星明团队相信，终有一日星明天文台也会首先发现它的爆发。

2023年10月20日晚，星明天文台开始了本年度的M31N 2008-12a监测活动，在每个晴夜，对其所在天区进行特别观测。2023年12月5日21时13分，PSP管理员孙国佑注意到8分钟前HMT拍摄的原始图像中，M31N 2008-12a的位置有一个明显的星点，他迅速将截图发至PSP管理员群内，并附言M31N 2008-12a“爆了”。

图12  AT 2023yvj的发现图像（左）与泛星巡天项目历史图像（右）

他的发言吸引了管理员们的兴致，在快速确认了该候选体的真实性后，管理员们分工合作，有条不紊地进行上报工作。很快，张宓将该候选体上报至CBAT、TNS，该候选体获得编号PNV J00452890+4154100、AT 2023yvj，内部编号PSP23R；紧随其后，赵经远向“M31N 2008-12a监测”邮件组发了邮件，报告星明天文台发现了M31N 2008-12a本年度的爆发。

图13 发送给“M31N 2008-12a监测”邮件组的邮件

紧接着，赵经远完成了公布发现的ATel草稿，并联系了英国利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所Matt Darnley教授，请求他协助发布ATel。22时47分，ATel#16361正式发布，所有参与了此次发现的PSP管理员均被列为共同作者。

图14  ATel#16361原文

• 编号：AT 2023yvj (= PSP23R) (= PNV J00452890+4154100)
• 发现者：孙国佑、徐建林、张宓、周文杰、赵经远、阮建高、高兴和PSP团队
• 发现亮度：18.63星等（无滤镜）
• 发现时间：2023年12月5日 21时06分29.088秒
• TNS页面链接：https://www.wis-tns.org/object/2023yvj
• CBAT页面链接：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00452890+4154100.html

以下是ATel#16361全文翻译（翻译：赵经远）：

再发新星M31N 2008-12a：使用位于星明天文台的半米望远镜发现了2023年的爆发
ATel#16361；孙国佑、徐建林、张宓、周文杰、赵经远、阮建高、高兴（星明天文台）
协调世界时2023年12月5日14:47
以即时邮件通知方式发送的新星事件
可信度认证：Matt Darnley

主题：光学，请求观测，新星，暂现源

我们报告发现再发新星M31N 2008-12a在2023年的爆发。

协调世界时2023年12月05.54617日，我们使用位于星明天文台2号观测室的0.5米f/4半米望远镜拍摄了120秒曝光无滤镜图像，这颗新星在其中清晰可见。

我们测得它的无滤镜亮度是18.63±0.14星等。

协调世界时2023年12月05.54775日，我们使用相同的仪器获得了另一张图像，在其中也可见该暂现源，无滤镜亮度为18.79±0.13星等。但在协调世界时2023年12月04.83536日使用新疆天文台PAT17拍摄的历史图像中，在该位置不能看到任何天体（r'波段极限星等19.5）。
我们也将该暂现源报告到了CBAT和TNS，它被编号为PNV J00452890+4154100和AT 2023yvj。

我们强烈鼓励后随测光与光谱观测。

12月7日凌晨，意大利业余天文学家Claudio Balcon使用FOSC-ES32光谱仪和0.41米望远镜获得了该候选体的低分辨率光谱，该光谱呈现宽阔且强烈的Hα发射线。1小时后，他把光谱上传至TNS，将该候选体分类为新星。

图15  Claudio Balcon拍摄的光谱

但是Balcon的光谱信噪比很低，无法与先前爆发的光谱进行比较。幸运的是，12月7日下午，来自印度天体物理研究所的Judhajeet Basu博士生等人发布了ATel#16367，报告了他们的光谱观测结果，指出其光谱与先前的爆发相似，这表明星明天文台终于率先发现了M31N 2008-12a今年的爆发！

图16 ATel#16367原文

以下是ATel#16367全文翻译（翻译：赵经远）：

M31N 2008-12a在2023年爆发的光谱证认
ATel #16367；Judhajeet Basu、Sudhanshu Barway、G. C. Anupama、Shatakshi Chamoli、S. Pramod Kumar（印度天体物理研究所）
协调世界时2023年12月7日07:57
以即时邮件通知方式发送的新星事件
可信度认证：Sudhanshu Barway

主题：光学，新星

我们使用安装在汉勒（Hanle）印度天文台（IAO）2米喜马拉雅钱德拉望远镜（HCT）上的汉勒暗天体摄谱相机（HFOSC），获取了再发新星M31N 2008-12a在2023年爆发（参见ATel#16365、ATel#16364、ATel#16362、ATel#16361、AT 2023yvj）的光学光谱。该光谱是在世界时2023年12月06.582日获得的，波长范围为3500～7500埃，曝光时间为 2700 秒。

该光谱呈现显著的氢巴尔末线和5876埃He I线。Hα线的半峰全宽表明其速度为3000km/s。该光谱与先前的爆发相似。

我们将使用印度天文台的设施继续监测这颗新星。

感谢HCT的观测者抽出时间执行机遇目标观测。印度天文台由位于印度班加罗尔的印度天体物理研究所运营。

最后，让我们来简要回顾一下M31N 2008-12a的研究历程，了解其独特的性质。2008年12月26日，日本业余天文学家西山浩一和椛島冨士夫在M31东北方向首次发现了M31N 2008-12a，因为变暗异常迅速，2008年的爆发没有光谱。然而，出乎天文学家意料的是，大约3年后的2011年10月22日，俄罗斯业余天文学家Stanislav Korotkiy和Leonid Elenin使用位于国际光学监测网新墨西哥天文台的0.45米望远镜，在M31N 2008-12a的位置发现了一颗暂现源。这两次发现让天文学家开始思考，M31N 2008-12a可能是一颗爆发间隔极短的再发新星，但由于没有光谱，尚不能排除其他可能性。幸运的是，一年后，获取光谱的机会到来了，西山浩一和椛島冨士夫在2012年10月18日又一次在这个位置上发现一颗暂现源，Shafter教授等人随后获得了光谱，证认它是一颗He/N型新星。由于其爆发间隔如此之短，天文学家仍不能充满信心地确定它属于再发新星，但他们已经意识到，如果M31N 2008-12a是一颗再发新星，那么该新星系统一定拥有一颗高吸积率的白矮星，其质量接近钱德拉塞卡极限。在M31N 2008-12a的影响下，一些天文学家开始探讨白矮星的质量、吸积率与新星爆发间隔时长之间的关系。与此同时，2013年，英国利物浦约翰摩尔斯大学Steven Williams博士生等人在哈勃空间望远镜的数据中找到了M31N 2008-12a的前身星，B波段亮度24.12等，它呈现明显的蓝色，这可能表明该新星系统拥有很高的吸积率。终于，2014年初，天文学家充满信心地确定：M31N 2008-12a的确是一颗再发新星，并且可能是Ia型超新星前身星候选体。这一结论让天文学家对该新星系统充满极大的兴趣，动用大量设施监测它一年一度的爆发。2013年和2015年，天文学家分别从历史数据中找到了2009年和2010年的爆发；2014年，天文学家又从伦琴X射线天文台和钱德拉X射线天文台的历史数据中，找到了1992年、1993年和2001年爆发的X射线对应体。2019年初，Darnley教授等人在M31N 2008-12a周围发现了一个巨大的新星遗迹，这个遗迹正是该新星系统频繁爆发产生的。目前的最新研究认为，该新星系统包含1颗大于1.36倍太阳质量的白矮星，白矮星通过吸积伴星物质的方式增加质量；同时，这颗白矮星发生新星爆炸抛射的物质质量比吸积的物质质量要小，因此它可能会在数十万年内爆炸为Ia型超新星或坍缩为中子星。自2011年起，世界各地的观测者及时报告了M31N 2008-12a的每次爆发，并获得了大量珍贵数据。历年爆发情况如下表所列。

图17  M31N 2008-12a历次爆发简表

 

结语

PSP在短短8天内发现4颗河外新星，这是非常激励人心的事件。其中3颗新星具有比较特别的意义：

1. PSP发现了M31N 2013-10c有记录的第二次爆发，使其成为M31中最新确认的再发新星；
2. PSP首次发现了位于M33中的新星——AT 2023ypg；
3. 最近几年，星明天文台在M31新星搜寻领域位居世界前列，但有一个未了之愿，那就是M31N 2008-12a，这次终于如愿以偿，既是意外之喜，也是理所当然。

祝贺各位发现者。特别感谢Claudio Balcon先生、Allen W. Shafter教授、Matt Darnley教授、印度天体物理研究所团队对所有4颗河外新星发现所提供的帮助。

目前，PSP已发现135颗候选体，其中28颗超新星、24颗河外新星（含6颗再发新星）、1颗激变变星、1个活动星系核获得光谱证认，另有55颗各类变星被国际变星索引数据库（VSX）收录并明确分类。

 

参考资料

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2. PNV J00430932+4115416，Central Bureau for Astronomical Telegrams，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00430932+4115416.html
3. PSP23N，星明天文台官网，http://xjltp.china-vo.org/psp23n.html
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5. A novel method for transient detection in high-cadence optical surveys: Its application for a systematic search for novae in M31，Astronomy & Astrophysics，https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2017/03/aa29368-16/aa29368-16.html
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7. ATel#16354：M31N 2013-10c (= AT 2023yoa) is a Recurrent Nova in M31，The Astronomer's Telegram，https://www.astronomerstelegram.org/?read=16354
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9. PNV J01325400+3021387，Central Bureau for Astronomical Telegrams，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J01325400+3021387.html
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11. AT 2023yqt，Transient Name Server，https://www.wis-tns.org/object/2023yqt
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13. PSP23Q，星明天文台官网，http://xjltp.china-vo.org/psp23q.html
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15. PNV J00452890+4154100，Central Bureau for Astronomical Telegrams，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00452890+4154100.html
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19. Extragalactic Novae: A historical perspective，IOPscience，https://iopscience.iop.org/book/mono/978-0-7503-1296-7
20. M31N 2008-12a - the remarkable recurrent nova in M31: Panchromatic observations of the 2015 eruption，The Astrophysical Journal，https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/833/2/149
21. Multi-wavelength observations of multiple eruptions of the recurrent nova M31N 2008-12a，arXiv，https://arxiv.org/abs/2310.06586
22. A recurrent nova super-remnant in the Andromeda galaxy，Nature，https://www.nature.com/articles/s41586-018-0825-4
23. M31の再帰新星、1年ぶり16回目の新星爆発を確認，AstroArts，https://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/13377_nova_m31