数百万年前,在陆地连接地球南北美洲大陆之前,在大约 2100 万光年外,一颗年老臃肿的恒星以戏剧性的方式结束了生命,在一场灾难性的超新星爆炸中死去。
5 月 19 日星期五,来自那次巨大爆炸的光终于抵达了日本业余天文学家板垣浩一的望远镜,他向更广泛的天文界发出了警报:这颗超新星现已正式命名为 SN2023ixf。
哈佛-史密森尼天体物理中心的天体物理学家格兰特·特伦布雷(Grant Tremblay)表示:“那些 2000 万年前从爆炸恒星那里发出的光子,刚刚冲刷到我们的海岸,经历了穿越宇宙的漫长旅程。”他一直在社交媒体上积极宣传这颗超新星的消息。“它正在发生,我们正在目睹它最终爆炸,但恒星早已在 2000 万年前就已死去。”
据 NASA 称,SN2023ixf 是五年来离地球最近的此类超新星,也是过去十年中第二近的。这使得 SN2023ixf 成为天文学家研究恒星炽热死亡的难得机会。虽然肉眼无法看到,但据特伦布雷介绍,这颗超新星应该可以用普通的业余爱好者望远镜看到。
由于超新星会迅速消退,观星者必须抓住机会观测它,包括在多个波段进行观测。“从社区天文学家到耗资数十亿美元的大型太空望远镜,整个全球社区都已行动起来,”特伦布雷说。
如何观测超新星 SN2023ixf
SN2023ixf 爆炸于 M101,也就是旋涡星系,它位于夜空中的大熊座附近。M101 是一个明亮的螺旋星系,从地球的视角看是正面朝向的,并且是梅西耶星表的天体成员之一,这使其成为家用天文爱好者的常见观测目标。《天空与望远镜》杂志指出,一台 4.5 英寸的望远镜足以看到这颗超新星,它将表现为一个明亮点。您可以通过首先找到大熊座尾巴弯曲处的 Mizar 星,然后沿着从它延伸出去的五颗星来找到 M101。或者,为了更精确,您需要将望远镜对准赤经 14:03:38.580,赤纬 +54:18:42.10。
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另外,虚拟望远镜项目(Virtual Telescope Project),一个由高质量业余望远镜组成的全球网络,将于 5 月 26 日美国东部时间晚上 6:30 开始直播观测这颗超新星。
特伦布雷说:“M101 每天晚上都会被全世界的人们拍摄,从爱好者到像 [斯隆数字巡天] 这样的全天望远镜。所以,这件事迟早会被发现是不可避免的。但我只是很喜欢板垣又发现了一颗超新星。”板垣不是职业科学家,但他根据他的超新星观测结果,是十多篇科学论文的合著者。特伦布雷说,板垣有“传奇般”的发现超新星的能力,他正在收集这些“发现,就像灭霸收集无限宝石一样”。板垣的发现包括 2018 年的超新星 SN 2018zd,这被证明是宇宙中一种全新的超新星类型。
在 5 月 19 日捕捉到 SN2023ixf 的明亮闪光后,板垣将他的发现提交给了国际天文学联合会的瞬变源命名服务器网站。从那里,专业天文学家接到了信号,并在几天之内,研究人员开始将包括哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜以及钱德拉 X 射线天文台在内的主要地面和太空望远镜对准了这颗超新星。
特伦布雷说,所有这些望远镜都将测量 SN2023ixf 的光变曲线,“这意味着这个目标在从 X 射线到可见光再到红外的多个波段上的亮度变化。”
从爆炸的太阳中吸取教训
这些观测将帮助科学家们表征形成 SN2023ixf 的恒星,并更精确地定义其超新星类型。天文学家已经可以确定 SN2023ixf 是 II 型或“核心坍缩”超新星。这发生在巨大恒星耗尽其核燃料时。其核心的核聚变反应无法再对抗恒星自身引力的作用。恒星的核心会向内坍缩,然后在不到一秒钟的时间内向外爆炸。
特伦布雷说:“这个冲击波会向外传播,它会搅动周围环境中的气体,使其在所有不同的波段上发光。研究余辉如何随时间演变,将告诉科学家们这颗已故恒星的质量和组成。”
而恒星的组成与地球上的生命——以及宇宙中可能存在的任何其他生命——息息相关。恒星在其生命周期中会增加化学复杂性:它们在大爆炸后由原始氢形成,首先将其聚变成氦,然后聚变成重于铁的重元素。当这些恒星在超新星中死亡时,强烈的热量和压力会形成所有已知的大于铁的元素,并将它们散播到宇宙中,为岩石行星和生命本身提供原材料。“宇宙中生命的故事,在很多方面,都可以归结为不断增长的复杂性的故事,”特伦布雷说。
特伦布雷说,SN2023ixf 的爆炸字面上揭示了使人类诞生的过程。尽管超新星会迅速消退,但它仍将是未来数年研究的对象。与此同时,他说,全球围绕这颗超新星的兴奋“完美地说明了全球公众毫不费力地分享着我们对宇宙的惊叹。遥远星系中一颗爆炸的恒星就会点亮人们的心。”