​著名超新星爆炸之谜：天文学家终于看清了17万光年外神秘天体的真面目

著名超新星爆炸之谜：天文学家终于看清了17万光年外神秘天体的真面目

恒星演化和归宿与其质量密切相关，恒星质量一般以太阳质量作为标尺，太阳质量约为2*10^30kg。现代宇宙标准模型认为，中大恒星演化晚期会发生超新星爆发，最终在核心留下一个致密的天体。

像太阳这样质量的恒星在宇宙中只能算偏小的恒星，演化末期不会发生超新星爆发，核心会坍缩成一颗白矮星。太阳质量8倍以上的恒星死亡时才会发生超新星爆发，太阳质量30倍以下的恒星，超新星爆发后有可能在核心留下一颗中子星；而太阳质量30倍以上的恒星则可能会留下一颗黑洞。

白矮星、中子星、黑洞都是高致密天体，而且一个比一个更小，质量更大，因此密度也越来越高。白矮星体积只有地球大小，质量却有太阳的0.5～1.4倍，密度每立方厘米可达1~10吨；中子星直径只有10~30公里，密度每立方厘米高达惊人1~10亿吨；黑洞核心是一个无限小的奇点，因此密度无限大，刚生成的种子黑洞质量约为太阳的3～10倍。

最早，这些都是根据引力场论得出的理论猜想，随着太空观测水平的提升，发现白矮星、中子星、黑洞等奇异天体在宇宙中真实存在，而且发现得越来越多，是一种普遍存在的天体。但这些天体是真的超新星大爆发后出现的吗，一直没有证据。

最近，迄今最厉害的韦伯望远镜与其前辈哈勃望远镜通过对超新星1987A的观测，并将观测照片和数据结合起来，解开了这个历史上最负盛名的超新星核心谜团，证实了其中心的确有一颗中子星。

超新星1987A是发生在大麦哲伦星云中心的一次爆发，大麦哲伦星云是银河系的一个卫星星系，距离我们约16万光年。也就是说，这颗超新星爆炸的光芒经过16万年的传播，于1987年2月到达了地球，被望远镜所捕捉。

这是自1604年以来，人类观测到距离我们最近和最亮的一颗超新星。37年来，科学家们一直锲而不舍的研究着这颗超新星，但无法弄清核心是不是存在一个致密天体。根据观测到的中微子波，表明其可能产生了一颗中子星，直径约为20公里，但仅凭这些线索难以得出可靠结论，各种可能性一直在讨论中。

迄今最牛的太空望远镜詹姆斯·韦伯于2021年发射升空，让人类的观测手段又得到了很大提升，对宇宙深空的新发现不断给人们带来惊喜，也为研究1987A超新星增添了筹码。韦伯望远镜可以观测不同波段的电磁波，且具有比前辈们更高的分辨率，2022年7月，韦伯望远镜对准1987A观测了9个小时，就有了突破性的发现。

韦伯望远镜观测发现了1987A超新星的核心具有电离氩气和硫气体，这些气体只有中子星才能够触发，是这些原子被中子星辐射电离的证据，因此可以视为中子星存在的“指纹”，由此可以认定，这是在超新星1987A的核心存在着一颗中子星迄今为止最有力的证据。

中子星由于太小，形象地说，只相当我们地球上一个中小城市，在太空中就是一粒尘埃，迄今发现距离地球最近的中子星都有数百光年，因此迄今为止都无法直接观测到。但鱿鱼板中子星有其独特的特性，特别是其强大的电磁辐射会像灯塔一样扫射着太空，当其扫过地球时就会被射电望远镜所捕捉，由此已经有数千颗中子星被发现。

超新星爆发后，核心会被尘埃所遮挡，因此一般的望远镜很难看到核心的情况。韦伯望远镜的红外波段观测，可以穿透迷雾看到真相，因此才解开了科学家们几十年的观测谜底。爱尔兰梅努斯大学的天体物理学家Patrick Kavanagh说：“这是自爆发以来一直在寻找的东西，现在我们找到了”。

这项研究被刊登在世界著名期刊《科学》杂志上，斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的天体物理学家、研究团队的Josefin Larsson说：“数据质量非常高，比我想象的要好许多”；另一位天体物理学家Mikako Matsuura则说：“JWST（韦伯望远镜）真的是一个了不起的望远镜，可以提供这样的发现”。

这次发现的意义非常重大，它证明了真正的科学理论是能够经得起实践和时间的检验的。茫茫宇宙，浩瀚星空，蕴藏着无数的奇观和秘密，科学理论还预言了许多尚没有证实的东西，如白洞、虫洞等等。

当然，这次发现的证据依然是间接的，迄今任何望远镜并没有看到1987A核心中子星的真正样子。但随着超新星的继续膨胀，阻挡核心的尘埃会越来越稀薄和消散，科学家们确信，核心的中子星终究会暴露出来，观测得到的线索就会越来越多，让我们期待。

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参考链接：https://www.nature.com/articles/d41586-024-00528-4?utm_source=Live+Audience&utm_campaign=d9ad4e8e7d-briefing-dy-20240226&utm_medium=email&utm_term=0_b27a691814-d9ad4e8e7d-51426400