昨晚,一颗新的超新星的光到达了地球上的天文学家。它的起源:附近的星系 M82,距离约 3.5 百万秒差距(1140 万光年)。这是自 1987 年一颗巨型超新星在 168,000 光年外爆炸以来,地球上观测到的最接近和最亮的超新星之一。天文学家说,最新的超新星属于 Ia 型,可能有助于揭示这类超新星的形成过程。此外,由于这些超新星被用作宇宙测量标尺,更好地理解它们可能有助于阐明宇宙的形状。
这颗超新星足够明亮,可以用一个不起眼的望远镜在一个不太可能的地方被发现:阴云密布的北伦敦。1 月 21 日晚上 7 点左右,伦敦大学学院的天文学家史蒂夫·福西(Steve Fossey)正在伦敦大学天文台用一台 35 厘米的望远镜给学生上常规课。M82(也称为雪茄星系)的图像出现在他们的屏幕上。福西注意到一些不寻常的东西:一颗恒星位于星系盘的边缘。这与福西对星系的记忆不符,也与他们在互联网上查到的图像不符。“它看起来有点奇怪,”他说。
随着天空变得阴云密布,福西的学生们检查他们的望远镜是否存在仪器误差,并确认该物体不是小行星。福西在天文台启动了另一台小型望远镜,并在晚上 7:45 云层笼罩之前确认了该物体的位置。然后,他给帕萨迪纳加州理工学院的同事发了电子邮件。
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在那里,曹毅接过了接力棒。曹毅是一位天文学研究生,他为该物体寻求光谱——这对于确认该物体为超新星并辨别其类型至关重要。他迅速安排在新墨西哥州用一台 3.5 米的光谱仪望远镜开始观测。就在英国时间早上 9 点之前,曹毅匆匆向天文学家电报(一种通知服务)发了一条消息。他报告说,该光谱与 Ia 型超新星的光谱相匹配,并且它可能会在两周内变得更亮。
届时,它可能可以通过双筒望远镜看到。与此同时,天文学家一直在通过电子邮件、电话和推特讨论这颗超新星,以努力调动观测资源。“我今天早上来上班时,电话响个不停,”图森亚利桑那大学的天文学家布兰特·罗伯逊说。“这很有趣。”
这也是对 Ia 型超新星罕见的近距离观察,它似乎以固有的亮度爆炸,表明它们具有共同的起源。1987 年的超新星属于不同的类别,即 II 型——被认为是巨型恒星坍塌的核心爆炸的结果。据认为,Ia 型超新星是在恒星物质堆积到一颗白矮星上时形成的——白矮星是一颗已经失去了多余质量的古老暗淡恒星——并超过了一个临界阈值,从而引发了热核爆炸。一些天文学家说,额外的物质可能不是来自普通的或大型的恒星,而是来自两颗白矮星的合并(见“开普勒揭示超新星之谜”)。无论如何,天文学家一致认为,Ia 型爆炸最常见于古老的白矮星中。罗伯逊说,这就是为什么在 M82 中发现超新星有点令人惊讶的原因,M82 在天文学家中以其是一个年轻的恒星形成区而闻名。
世界各地的天文学家现在将监测超新星变亮的精确方式。他们依靠 Ia 型超新星的一致性来进行非常精确的距离测量。这些宇宙标尺(天文学家称之为“标准烛光”)对于发现暗能量(一种加速宇宙膨胀的神秘力量)至关重要。
M82 的临近意味着有许多它爆炸前的现有图像,包括一些来自哈勃太空望远镜的图像。曹毅和其他人将梳理这些图像,寻找爆炸之前该区域的情况。这并不容易:M82 充满了尘埃。但是超新星照射到尘埃上的光线也可以教会天文学家一些关于宿主星系的知识。加州理工学院的天文学家 Shri Kulkarni 说,一个团队已经在寻找放射性元素,例如镍,理论预测这些元素会在这样的超新星中形成。“尘埃有它自己的魅力。”