作者|赵经远
审核|张宓、李珊珊
编辑|杜飞
星明发现快讯 ·
一、序言
M31星系内的新星众多，根据美国天文学家TravisA.Rector教授等人的最新研究，该星系每年会爆发约40颗新星，因此国际上对M31的新星搜寻竞争非常激烈。在M31地平高度合适的季节，几乎每个晴夜，星明天文台的宁波市教育局-新疆天文台望远镜（NEXT）都会搜寻M31核心区域的新星，而公众超新星搜寻项目（PSP）所用的半米望远镜（HMT）和星特朗C14望远镜（C14）也会对M31进行无缝式的新星搜寻，十几年来在该领域取得了大量发现。
本文将介绍M31N2022-03d和M31N2019-09d的发现过程和证认经过，这两颗新星均为PSP所发现，它们都是M31N2017-01e的再次爆发，其中M31N2019-09d发现于三年前，今天凌晨终获证认，十分波折。而今天恰逢第31个中国天文日，同时也是中国天文学会百年华诞，谨以本文作为献礼，愿中国天文学科研与科普事业更上层楼！
二、M31N 2022-03d
今年3月26日上午11时许，PSP管理员赵经远在翻阅3月5日HMT为PSP拍摄的M31图像时，意外发现M31 A9.fts6图像上存在一颗可疑目标，它与C14在2年前发现的M31N 2019-09d以及5年前日本业余天文学家板垣公一发现的M31N 2017-01e位置相似。赵经远在进一步查验后确认了该目标的真实性，并将其上报至天文电报中央局（CBAT）和暂现源名称服务网（TNS），该目标获得候选体编号PNV J00441072+4154224、AT 2022fcy，内部编号PSP22P，此后也被编号为M31N 2022-03d。
M31N 2022-03d发现图像
M31N 2022-03d（=PNV J00441072+4154224=AT 2022fcy=PSP22P）
发现时间：2022年3月5日22时13分00.768秒
发现者：赵经远、张宓、阮建高、孙国佑、徐建林、丁乙、高兴
发现亮度：17.7等（无滤镜）
CBAT：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441072+4154224.html
TNS：https://www.wis-tns.org/object/2022fcy
M31N 2022-03d的TNS页面
三、M31N 2019-09d & M31N 2017-01e
时间回溯到2019年9月23日，当天0点的钟声刚刚敲响，PSP参与者涂天宇和徐建林便先后在C14拍摄的M31 A6.fts4图像中发现了一颗可疑目标，经管理员张宓查验后发现这一目标与日本业余天文学家板垣公一在2017年1月31日发现的M31N 2017-01e（=TCP J00441072+4154221=AT 2017zq=iPTF17zq）位置比较吻合，因此可能是M31N 2017-01e的再次爆发。
板垣公一的M31N 2017-01e发现图像
若后续观测可以证实这一结论，那么它将成为已知重现时间最短的新星之一，仅次于一年一爆的M31N 2008-12a（这是一颗著名的再发新星，从2008年至今已观测到14次爆发，有望在未来演变为Ia型超新星），这是非常罕见的，于是张宓迅速将其上报至CBAT，并在AT 2017zq的TNS页面上补充了2019年爆发的发现报告，该目标获得编号PNV J00441073+4154220，内部编号PSP19C，后来也被编号为M31N 2019-09d。
M31N 2019-09d发现图像
M31N 2019-09d（=PNV J00441073+4154220=PSP19C）
发现时间：2019年9月22日23时28分11秒
发现者：涂天宇、徐建林、张宓、高兴
发现亮度：17.8等（无滤镜）
CBAT：http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441073+4154220.html
以上提到的三次爆发中，只有M31N 2017-01e获得了光谱：当时还在兰卡斯特大学从事博士后研究的Steven Williams和时任利物浦约翰摩尔斯大学准教授的Matt Darnley，于2017年2月3日使用2米利物浦望远镜获取了光谱数据，并在第10042号天文学家电报（ATel#10042）证认M31N 2017-01e是一颗He/N型经典新星（在这种类型的新星光谱中，除了氢线之外最强烈的发射线是氦线或氮线），同时表示其光谱与一些再发新星相似，暗示它可能会在不远的将来再次爆发。但可惜的是，M31N 2019-09d变暗非常迅速，根本不给人拍摄光谱的机会；而M31N 2022-03d上报时距离爆发已过去二十余天，也早已暗下去。
ATel#10042证认M31N 2017-01e为He/N型新星，并暗示其可能是再发新星
赵经远使用利物浦望远镜公开数据处理得到的光谱图像
四、迟来的证认
机缘巧合，今年9月赵经远联系上了美国天文学家Allen W. Shafter教授。Shafter是圣迭戈州立大学天文学系荣誉退休教授、美国天文学会期刊科学编辑，2005年～2017年曾任圣迭戈州立大学天文学系主任。他从事河外新星研究近40年，出版了许多相关论著，为表彰他在该领域的杰出贡献，6566号小行星以他的名字命名。
Shafter教授表示他正在确认一些再发新星，应其要求，赵经远先后向他提供了M31N 2022-03d和M31N 2019-09d接近峰值亮度的图像，以及一系列测光数据。根据这些数据，Shafter教授等人对图像进行了精确测量，最终确认M31N 2022-03d和M31N 2019-09d都是M31N 2017-01e的再次爆发，重现时间可能为2.55±0.05年，同时预测M31N 2017-01e的下次爆发将发生于2024年9月前后。
ATel#15729原文
最终，Shafter教授等人在10月30日凌晨发表了ATel#15729，M31N 2022-03d和M31N 2019-09d的发现者赵经远、涂天宇、徐建林、张宓、阮建高、孙国佑、丁乙、高兴也均被列为共同作者。
以下为ATel#15729全文翻译
（翻译：赵经远）：
M31N 2019-09d和M31N 2022-03d被确认为再发新星M31N 2017-01e第二次和第三次被观测到的爆发
ATel #15729；A. W. Shafter（圣迭戈州立大学）、K. Hornoch（捷克科学院天文研究所昂德列约夫天文台）、赵经远、涂天宇、徐建林、张宓、阮建高、孙国佑、丁乙、高兴（星明天文台）
世界时2022年10月29日；18时13分
可信度证认：Allen W. Shafter
主题：光学、新星、暂现源
一个名为公众超新星搜寻项目（PSP，网站：https://nadc.china-vo.org/psp/ ）的公众科学项目，发现了M31新星M31N 2019-09d和M31N 2022-03d，并在这里（http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441073+4154220.html ）和这里（http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441072+4154224.html ）作出了通报。
这些新星的位置使PSP团队得出结论，它们都可能是板垣公一发现的已知新星M31N 2017-01e（http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441072+4154224.html ）的再次爆发。
我们在这里汇报，将M31N 2019-09d和M31N 2022-03d的图像（分别于世界时2019年9月22.645日和世界时2022年3月5.592日获得）精准对齐，并也与2017年的最初爆发M31N 2017-01e的图像（由板垣公一在世界时2017年1月31.395日获取）精准对齐，比较图像显示，2017年与2019年的两次爆发在空间上的重合度在0.8角秒内，2019与2022年的两次爆发在1.2角秒内（见下面的比较图像链接）。考虑到这些新星的位置距离M31核心41.5角分（在该距离处观测到的新星爆发率很低），与此无关的新星在位置上偶然重合的概率可以忽略不计，因此，我们确认M31N 2019-09d和2022-03d的确是M31N 2017-01e被观测到的第二次和第三次爆发。我们注意到，M31N 2017-01e在2017年爆发期间对其进行的光谱观测（ATel#10042，https://www.astronomerstelegram.org/?read=10042 ）显示，它属于He/N光谱型（见Williams 1992, AJ, 104, 725），这也与它被认定为再发新星一致。
已知三次爆发的时间表明，该再发新星的重现时间可能为930±20天（2.55±0.05年），这是所有新星中已知第二短的重现时间，仅次于M31N 2008-12a。预计M31N 2017-01e的下次爆发将发生在2024年9月前后。
在这里我们也补充汇报M31N 2019-09d和M31N 2022-03d的亮度和限制，这些数据是使用位于星明天文台的PSP星特朗36厘米f/6.9施密特-卡塞格林望远镜和半米望远镜（HMT）获得的：
我们强烈建议在2024年下半年的预期爆发时段，对这颗重现时间极短的新星进行进一步观测。
比较图像，黑色圆圈内即为M31N 2017-01e=M31N 2019-09d=M31N 2022-03d，
可见三者完全重合
（来源：http://www.asu.cas.cz/~asteroid/Comp_2017_2019_2022.jpg ）
五、结语
“好饭不怕晚”，时隔三年，M31N 2019-09d终于被证认为再发新星，而M31N 2022-03d也等了半年有余。这3次爆发也使得M31N 2017-01e成为目前所知重现时间最短的新星之一，仅次于重现时间约为1年的M31N 2008-12a，因此有很大的研究价值（值得一提的是，M31N 2008-12a最初几次爆发也没有得到应有的重视，直到2012年才获得光谱，2014年才最终确认了以下事实并使其成为一个新星与超新星领域的研究热点：这是一个再发新星系统，其中的白矮星有着非常高的吸积速率，可能会在几十万年内达到钱德拉塞卡极限，接下来它可能坍缩为中子星，也可能演变为Ia型超新星，这取决于其内部组成）。
随着这两颗再发新星获得证认，M31N 2019-09d成为了PSP发现的首颗再发新星，而PSP发现的再发新星数量也达到了3颗。祝贺各位发现者，特别感谢Allen Shafter教授等人所作出的工作。
PSP目前已累计发现105颗候选体，其中22颗超新星、15颗河外新星、1颗激变变星获得证认，另有45颗其他各类变星被国际变星索引数据库（VSX）收录并分类。
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参考资料:
1、Travis A. Rector et al 2022 ApJ 936 117
2、TCP J00441072+4154221，CBAT，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441072+4154221.html
3、AT 2017zq，Transient Name Server，https://www.wis-tns.org/object/2017zq
4、Classification of M31N 2017-01e as a He/N nova，ATel#10042，https://www.astronomerstelegram.org/?read=10042
5、PNV J00441073+4154220，CBAT，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441073+4154220.html
6、PSP19C，星明天文台官网，http://xjltp.china-vo.org/psp19c.html
7、PNV J00441072+4154224，CBAT，http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00441072+4154224.html
8、AT 2022fcy，Transient Name Server，https://www.wis-tns.org/object/2022fcy
9、PSP22P，星明天文台官网，http://xjltp.china-vo.org/psp22p.html
10、Allen W. Shafter. Extragalactic Novae: A historical perspective[M]. 1st Ed.. IOPscience, Sep. 2019.
11、M31N 2019-09d and M31N 2022-03d are Confirmed as the Second and Third Observed Eruptions of the Recurrent Nova M31N 2017-01e，ATel#15729，https://www.astronomerstelegram.org/?read=15729
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