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2007-03-17 | 超新星1987A爆发20周年

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超新星1987A爆发20周年
2007-03-02    Steed编译      

1987223日,天文学家目睹了400多年来最明亮的一起恒星爆炸事件。随后的几个月内,这颗被称为1987A的超新星一直光彩夺目,亮度相当于1亿颗太阳。

 

 

哈勃太空望远镜2006年12月拍摄的1987A超新星遗迹。

 

20年来,地面和太空的许多大望远镜,包括NASA的哈勃太空望远镜在内,都对超新星1987A进行过观测。这些观测结果已经大大改变了天文学家对大质量恒星死亡方式的认识,其中最重要的一些线索,应当归功于哈勃望远镜的敏锐视力。

 

“哈勃望远镜拍摄的清晰照片,不仅提出了许多有关超新星1987A的新问题,还帮助我们找到了答案,”美国哈佛-史密森天体物理中心的罗伯特·科什纳(Robert Kirshner)说。“事实上,如果没有哈勃,我们甚至不知道该从哪些问题入手展开研究。”

 

科什纳领导着一个国际合作小组,对这颗死亡的恒星展开了研究。研究类似1987A的超新星非常重要,因为这些爆炸的恒星会产生碳和铁之类的重元素,这是形成新恒星、星系,乃至人类的重要原料。例如,我们血液之中的铁,就是由超新星爆炸产生的。1987A抛出的放射性铁元素质量相当于2万颗地球。

 

这颗超新星距离地球16.3万光年,位于大麦哲伦云中。事实上,它是在公元前161000年左右爆发的,但它的光直到1987年才抵达地球。

 

“哈勃的观测帮助我们改写了有关超新星的教科书。我们发现,真实世界的复杂和有趣远远超过任何人最大胆的想象。”科什纳解释说,在1987A出现之前,天文学家已经有了一套简单的、理想化的超新星模型。“我们当时简单地认为恒星的爆炸是球对称的,而且没有考虑爆炸之前的数千年里恒星喷出的气体。超新星1987A的爆炸碎片残骸其实是椭圆形的,并非球形;飞速喷溅的碎片正在撞入数千年前形成的气体环中。这些都是我们之前无法想象的。”

天文学家最初发现超新星1987A时,哈勃望远镜还没有上天。3年后哈勃成功升空,天文学家马上将它瞄向了这颗爆炸的恒星。哈勃对1987A的观测始于1990年,至今已经拍摄了数百张照片。哈勃的观测揭露了这颗超新星的许多细节,列举如下:

 

     超新星周围有一个直径约1光年的发光气体环。它在恒星爆炸的至少2万年前就已经存在。超新星爆炸发出的X射线激发环中的气体,使它们持续发光至今。

 

     超新星还拥有另外两个发光气体外环,这是地面望远镜没有发现的。

 

     爆发遗迹中心呈现出哑铃形结构,长度现已增大到0.1光年。它由对称的两个瓣状碎片云组成,以每小时大约3,200万公里的速度相互远离。

 

     汹涌的爆炸冲击波正在撞入死亡恒星周围的窄环内侧区域,加热其中的气体,使它们发光发亮。

 

哈勃拍摄的照片可以清楚地看到冲击波撞入气体环的过程。被冲击波加热的气体团块,使发光气体环变成了一串珍珠项圈。天文学家认为,再过几年,整个气体环都将变亮。到那时,气体环的亮度足以照亮这颗恒星的周围区域,天文学家就能获得爆炸发生之前,恒星抛射物质方面的更多信息。

 

 

哈勃太空望远镜从1994年到2006年拍摄的超新星1987A,揭示了冲击波撞入气体环,加热其中气体,使它们发光变亮的过程。

 

“冲击波将穿过内环,撞入外环,并使它们发光,到那时我们将了解更多细节。”科什纳说:“冲击波会带着我们追溯恒星爆炸前2万年的历史。不过还有许多未解之迷有待研究。我们仍然不知道恒星爆炸之前的演化过程,也不清楚三个气体环的形成机制。”

 

天文学家还在继续寻找死亡恒星的残骸——黑洞或中子星的下落。大质量恒星的死亡通常会产生这种致密天体。大部分天文学家认为,20年前的爆炸已经产生了一颗中子星,不过目前仍然没有找到它存在的线索。科什纳说,这颗中子星可能被尘埃掩盖了,也有可能形成的是黑洞,而不是中子星。

 

如果哈勃太空望远镜能够恢复正常,并按计划更新设备,科什纳打算利用新设备的红外观测能力寻找这个残骸。预计在2013年发射升空的詹姆斯·韦布望远镜,将拥有比哈勃望远镜更加敏锐的视力;界时,气体环也将变得更加明亮,天文学家将拥有更好的机会,深入剖析这颗爆炸恒星的内部过程。

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