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1987年2月23日,一段已經旅行了168,000年的光線的旅程走到了盡頭。天文學家伊恩·謝爾頓在智利的拉斯坎帕納斯天文臺像往常一樣觀測夜空時,看到了一些不尋常的東西。在謝爾頓報告這一發現後不久,紐西蘭的一位天文學家也注意到了同樣的事情。1 他們看到的光是一顆垂死恆星的“天鵝之歌”,我們現在稱之為超新星1987A。“1987”,因為那是它被發現的年份,“A”是因為那是那一年觀測到的第一顆超新星。
超新星1987A發生在蜘蛛星雲的外圍,大麥哲倫星雲是一個靠近我們銀河系的矮星系。它距離地球168,000光年。2
在謝爾頓看到超新星1987A的三個小時前,它以中微子爆發的形式提前到達地球,這在中微子觀測站被觀測到。中微子很難探測,因為它們是電中性的,而且大多數會完全穿透物質而不被探測到。3 所謂“爆發”的中微子可能看起來不多。在超新星1987A之前,神岡探測器、IMB 和 巴克桑 分別在13秒的時間內探測到11個、8個和5箇中微子。與這些探測器中正常的背景水平相比,在如此短的時間內出現24次命中是一個大新聞。
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超新星1987A是一顆II型超新星。導致其爆炸的事件序列始於恆星耗盡用於聚變的氫,因此開始製造和聚變越來越重的元素,直到它擁有一個鐵核。
當核心變得足夠巨大時,它就會內爆。中子和中微子被創造出來,但坍縮被一種稱為中子簡併的東西阻止了——實際上,無法將中子推得更近。這足以將內爆推回原處,產生一個衝擊波,從恆星核心向外擴張。恆星核心周圍的物質被衝擊波丟擲。
中微子在超新星1987A的光到達地球之前就到達了,這是因為它們具有“滑溜”的性質。它們是在核心坍縮時產生的,並且能夠衝破垂死恆星的外層,分散一些能量,並在光線之前搶先一步到達。
超新星1987A非常明亮,肉眼可見,這是自望遠鏡發明以來第一次肉眼可見的超新星。自從發現以來的24年裡,SN 1987A為天文學家提供了很多思考的空間。
現在,每個人最喜歡的超新星又來了,它幫助歐洲航天局赫歇爾空間天文臺的天文學家弄清楚了宇宙塵埃的來源。與赫歇爾合作的科學家們發現,在早期宇宙中充滿塵埃這個問題上,超新星可能是罪魁禍首。松浦美佳子博士是宣佈這一結果的《科學》論文的主要作者,她和她的同事發現,超新星1987A噴射出的塵埃總質量介於太陽質量的0.4到0.7倍之間。
宇宙塵埃變成了恆星,然後變成了行星,最終,有時會變成人類。我們太陽系中的一切都起源於宇宙塵埃。當太陽變得足夠老,停止聚變其核心中的氫時,它也會向宇宙中丟擲塵埃,而這些塵埃將繼續形成新的恆星。
幾十年來,天文學家一直在思考早期宇宙中所有的塵埃從何而來。早期,像太陽這樣的恆星存在的時間還不夠長,無法制造出所看到的塵埃量。但是超新星,通常是壽命較短的較大恆星,卻可以。發表在《科學》(Science)雜誌上的論文(但也可在arXiv上查閱)提供了證據來支援以下假設:實際上是超新星使早期宇宙變得如此多塵。
赫歇爾可以觀測到發射少量熱量的冷物體,因為它探測到光譜紅外部分中最長的光波長。它並不是專門尋找超新星1987A,而是在對大麥哲倫星雲進行調查時偶然發現的。天文學家計算出,來自殘骸的光芒是由大量塵埃提供的——大約是爆炸後600天進行的先前估計的10,000倍。塵埃的溫度約為−250ºC,比之前的估計值低20倍,並且略高於絕對零度。
之前的估計是使用比赫歇爾靈敏度低的儀器進行的。松浦和她的同事們認為,這種新發現的額外塵埃可能在爆炸後600天就存在了,但由於當時可用儀器的限制而未被觀測到。另一種可能性是,這個塵埃“儲藏庫”在爆炸後600天到現在的二十年間(如果您想知道,新的測量是在爆炸後8467天和8564天進行的)有所增長。無論哪種方式,超新星現在似乎是早期宇宙中年輕星系中看到的所有塵埃的可行來源。
參考文獻
Matsuura M, Dwek E, Meixner M, Otsuka M, Babler B, Barlow MJ, Roman-Duval J, Engelbracht C, Sandstrom K, Lakicevic M, van Loon JT, Sonneborn G, Clayton GC, Long KS, Lundqvist P, Nozawa T, Gordon KD, Hony S, Okumura K, Misselt KA, Montiel E, & Sauvage M (2011). Herschel Detects a Massive Dust Reservoir in Supernova 1987A. Science (New York, N.Y.) PMID: 21737700
帖子標題由賈維斯·科克友情提供。
如需全面瞭解誰在何時看到了這顆超新星,請參閱菲爾·普萊特在badastronomy.com上關於此主題的帖子
作為比較,現代人類據信起源於大約20萬年前;超新星發生在人類出現後不久。從本質上講,那是很久很久以前的事了。
每秒有數十億個中微子穿過一個伸出的手掌大小的東西(或者,你知道,一個真正伸出的手掌。如果你願意,現在就試試。你不會感覺到任何東西,但我保證它們就在那裡)