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1987年2月23日,一段已经旅行了168,000年的光线的旅程走到了尽头。天文学家伊恩·谢尔顿在智利的拉斯坎帕纳斯天文台像往常一样观测夜空时,看到了一些不寻常的东西。在谢尔顿报告这一发现后不久,新西兰的一位天文学家也注意到了同样的事情。1 他们看到的光是一颗垂死恒星的“天鹅之歌”,我们现在称之为超新星1987A。“1987”,因为那是它被发现的年份,“A”是因为那是那一年观测到的第一颗超新星。
超新星1987A发生在蜘蛛星云的外围,大麦哲伦星云是一个靠近我们银河系的矮星系。它距离地球168,000光年。2
在谢尔顿看到超新星1987A的三个小时前,它以中微子爆发的形式提前到达地球,这在中微子观测站被观测到。中微子很难探测,因为它们是电中性的,而且大多数会完全穿透物质而不被探测到。3 所谓“爆发”的中微子可能看起来不多。在超新星1987A之前,神冈探测器、IMB 和 巴克桑 分别在13秒的时间内探测到11个、8个和5个中微子。与这些探测器中正常的背景水平相比,在如此短的时间内出现24次命中是一个大新闻。
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超新星1987A是一颗II型超新星。导致其爆炸的事件序列始于恒星耗尽用于聚变的氢,因此开始制造和聚变越来越重的元素,直到它拥有一个铁核。
当核心变得足够巨大时,它就会内爆。中子和中微子被创造出来,但坍缩被一种称为中子简并的东西阻止了——实际上,无法将中子推得更近。这足以将内爆推回原处,产生一个冲击波,从恒星核心向外扩张。恒星核心周围的物质被冲击波抛出。
中微子在超新星1987A的光到达地球之前就到达了,这是因为它们具有“滑溜”的性质。它们是在核心坍缩时产生的,并且能够冲破垂死恒星的外层,分散一些能量,并在光线之前抢先一步到达。
超新星1987A非常明亮,肉眼可见,这是自望远镜发明以来第一次肉眼可见的超新星。自从发现以来的24年里,SN 1987A为天文学家提供了很多思考的空间。
现在,每个人最喜欢的超新星又来了,它帮助欧洲航天局赫歇尔空间天文台的天文学家弄清楚了宇宙尘埃的来源。与赫歇尔合作的科学家们发现,在早期宇宙中充满尘埃这个问题上,超新星可能是罪魁祸首。松浦美佳子博士是宣布这一结果的《科学》论文的主要作者,她和她的同事发现,超新星1987A喷射出的尘埃总质量介于太阳质量的0.4到0.7倍之间。
宇宙尘埃变成了恒星,然后变成了行星,最终,有时会变成人类。我们太阳系中的一切都起源于宇宙尘埃。当太阳变得足够老,停止聚变其核心中的氢时,它也会向宇宙中抛出尘埃,而这些尘埃将继续形成新的恒星。
几十年来,天文学家一直在思考早期宇宙中所有的尘埃从何而来。早期,像太阳这样的恒星存在的时间还不够长,无法制造出所看到的尘埃量。但是超新星,通常是寿命较短的较大恒星,却可以。发表在《科学》(Science)杂志上的论文(但也可在arXiv上查阅)提供了证据来支持以下假设:实际上是超新星使早期宇宙变得如此多尘。
赫歇尔可以观测到发射少量热量的冷物体,因为它探测到光谱红外部分中最长的光波长。它并不是专门寻找超新星1987A,而是在对大麦哲伦星云进行调查时偶然发现的。天文学家计算出,来自残骸的光芒是由大量尘埃提供的——大约是爆炸后600天进行的先前估计的10,000倍。尘埃的温度约为−250ºC,比之前的估计值低20倍,并且略高于绝对零度。
之前的估计是使用比赫歇尔灵敏度低的仪器进行的。松浦和她的同事们认为,这种新发现的额外尘埃可能在爆炸后600天就存在了,但由于当时可用仪器的限制而未被观测到。另一种可能性是,这个尘埃“储藏库”在爆炸后600天到现在的二十年间(如果您想知道,新的测量是在爆炸后8467天和8564天进行的)有所增长。无论哪种方式,超新星现在似乎是早期宇宙中年轻星系中看到的所有尘埃的可行来源。
参考文献
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
帖子标题由贾维斯·科克友情提供。
如需全面了解谁在何时看到了这颗超新星,请参阅菲尔·普莱特在badastronomy.com上关于此主题的帖子
作为比较,现代人类据信起源于大约20万年前;超新星发生在人类出现后不久。从本质上讲,那是很久很久以前的事了。
每秒有数十亿个中微子穿过一个伸出的手掌大小的东西(或者,你知道,一个真正伸出的手掌。如果你愿意,现在就试试。你不会感觉到任何东西,但我保证它们就在那里)