逝去的光芒:回顾SN 1987A

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作者|邹乾一

审核|赵经远

编辑|席宇博

2019年12月22日,光学引力透镜试验项目(Optical Gravitational Lensing Experiment,OGLE)在检查2019年10月15日的观测数据时,在大麦哲伦星系方向发现一个非常暗弱的超新星候选体,随后将其上报至国际天文学联合会瞬变源命名服务网站(Transient Name Server,TNS),获得编号AT 2019xis。欧洲南方天文台的瞬变源光谱巡天项目ePESSTO+使用智利拉西拉天文台的新技术望远镜在12月28日获取了其光谱,起初天文学家认为它是一颗II型超新星,其编号被改为SN 2019xis,它的光谱类似SN 1987A,可能是大麦哲伦星系后方某个暗弱星系中的超新星,也可能是大麦哲伦星系中被强烈红化的超新星。但几天后重新分析数据发现,这竟然是SN 1987A的回光,由SN 1987A前方约650光年处一片直径0.65光年的尘埃云反射的光在SN 1987A爆发近33年后被观测到,其编号被再次改回AT 2019xis。

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AT 2019xis发现图像(图片来源于OGLE) 

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AT 2019xis与SN 1987A在大麦哲伦星系中的位置(图片来源于ePESSTO+)

 

所谓回光,是一种类似于回声的现象。由超新星发出的光被星际空间中的尘埃云反射,从而改变方向射向观测者,比直接射向观测者的光有所延迟,这种现象便称为回光。与观测超新星爆发时的直射光相比,回光的探测要困难得多,由于宇宙空间尘埃微粒分布的复杂性,回光一般都十分暗弱,迄今为止,天文学家只找到了为数不多的几例超新星回光。类似于回声测距,利用回光也可以测定天体距离;因为有机会从不同角度观测超新星,所以回光可以揭示超新星爆炸中的不对称性,可以确定超新星在某些方向是否比其他方向更明亮;回光也有助于研究空间中的星际尘埃分布。

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空间中的超新星回光(图片来源于网络)

 

AT 2019xis的发现使我们的记忆回到了二十世纪最大的天文事件之一:大麦哲伦星系中超新星SN 1987A的爆发。虽然在宇宙尺度上,超新星并不罕见,目前每年发现的超新星候选体数量已达上万颗。但对于单个星系来说,超新星相对稀有,自从望远镜发明400多年以来,纵然仪器与技术发展迅速,却从未在银河系内观测到超新星,研究超新星的样本都来自非常遥远的河外星系,使得获取的数据非常有限。

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SN 1987A(图片来源于ESO) 

 

1987年2月24日,正在智利拉斯坎帕纳斯天文台观测的加拿大天文学家伊恩·谢尔顿(Ian Shelton)和望远镜操作员奥斯卡·杜哈德(Oscar Duhalde)分别独立在距离我们非常邻近(约17万光年,对于宇宙尺度而言“非常邻近”)的大麦哲伦星系中发现了一颗5等星,新西兰天文爱好者阿尔伯特·琼斯(Albert Jones)也独立发现了它。它很快就被证实是一颗超新星,立即在全世界引起了轰动。自1604年开普勒超新星(SN 1604)以来,这是第一颗用肉眼就能容易地看到的超新星,也是现代天文学家能够非常详细地研究的第一颗超新星,对它的观测颠覆了人们对恒星演化及超新星的认知。

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SN 1987A通告(图片来源于CBAT)

 

在SN 1987A爆发前3小时,位于日本、美国、俄罗斯的3个中微子探测器一共探测到24个中微子,这是历史上首次直接探测到由超新星产生的中微子,标志着中微子天文学的开端,日本天文学家小柴昌俊、美国天文学家雷蒙德·戴维斯(Raymond Davis)因此获得2002年诺贝尔物理学奖。

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SN 1987A的光变曲线(图片来源于ESO)

SN 1987A在被发现后的几个月内一直易于观测。 天文学家们穷尽各种方法对这颗距离相对较近的超新星进行了细致观测。1994年哈勃空间望远镜恢复“正常视力”后,也对SN 1987A进行了连续观测。这些观测结果大大改变了天文学家对大质量恒星死亡方式的认识,一个例子是从观测结果分析出SN 1987 A的前身是一颗18倍太阳质量的蓝超巨星,在这之前天文学家普遍相信II型超新星爆发只可能出现在红超巨星身上,SN 1987A的爆发使大质量恒星演化模型被迫进行修正。

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哈勃空间望远镜观测SN 1987A(图片来源于NASA)

 

由于SN 1987A是核坍缩超新星,结合前身恒星的大小,它应该会留下一颗中子星,但三十多年来,人们一直没有找到它。在刚刚结束的2019年,天文学家宣布使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波射电望远镜阵(ALMA)发现了这颗“失踪的”中子星存在的证据。

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SN 1987A中子星的位置(图片来源于卡迪夫大学)

 

参考资料

1、1987A超新星,百度百科,https://baike.baidu.com/item/7192386?fr=aladdin

2、星空十大奇迹,柳益景,苏州大学出版社,2012年3月

3、SN 1987A,wikipedia,https://en.m.wikipedia.org/wiki/SN_1987A

4、AT 2019xis,Transient Name Server,https://wis-tns.weizmann.ac.il/object/2019xis

5、AstroNote 2019-160:ePESSTO+ spectroscopic classification of optical transients,Transient Name Server,https://wis-tns.weizmann.ac.il/astronotes/astronote/2019-160

6、AstroNote 2019-163:ePESSTO+ re-classification of AT2019xis as a light echo of SN 1987A in the LMC,Transient Name Server,https://wis-tns.weizmann.ac.il/astronotes/astronote/2019-163

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原文始发于微信公众号(星明天文台):逝去的光芒:回顾SN 1987A

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