作者:徐令予 来源:中国科学报 发布时间:2018-4-20
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记录超新星诞生瞬间的锁匠

星系  NGC   613 

■徐令予

2月22日,国际著名期刊《自然》上发表了一篇有关超新星的论文,该论文的作者之一是位阿根廷的锁匠。

2016年9月20日凌晨,阿根廷首都布宜诺斯艾利斯的西北300公里的罗萨里奥市的夜空天高云淡、星云灿烂。该市58岁的锁匠维克多·布索正在他家屋顶上搭建的天文观测台上为星系NGC 613拍摄天文照片。为了这个屋顶上的天文台,维克多破釜沉舟,忍痛卖掉了祖上传下来的一块土地。

镙旋型星系NGC 613是银河系的近邻,离地球仅6300多万光年。维克多对该星云情有独钟的道理也很简单:“我选择这个星系有些偶然,在那片天空上的众多星系中,它秀发飘逸形状美丽,它还有亮暗相间的云纹。”

那个晚上,维克多为他的40厘米望远镜装上了新的照相机,对着星系NGC 613拍摄照片一张又一张,比为美女模特儿照相还要专注耐心。天文摄影需要长时间曝光和多次叠加成像,大约用了一个半小时,维克多取得40张照片,没有一张令人有怦然心动的感觉。

休息了45分钟后,维克多恢复了观察。他开始拍摄20秒长曝光图像,并将它们叠加起来增强对比度。过了一段时间,维克多发现他的照片与天文台网站上的图像有些不同,不过开始的区别仅仅只是一个像素。但是随着图片不断的叠加,这个异常的光斑越来越亮。维克多回忆道:“我的天哪!这是什么?我惊呼了起来。”

维克多意识到他需要尽快与天文学家联系以验证他的发现。但是深更半夜他无法联系任何人。他给他的同好——天文爱好者、美国变星观测者协会(AAVSO)会员Sebastián Otero——发送了一些照片,希望对这个奇怪的事件加以确认,并商量下一步该做什么。

维克多决定在第二天晚上再次聚焦那片星空,看看那里是否有一颗超新星在闪耀。“我走向望远镜,调整好角度,按下快门。”他说。照相机展示了一颗美丽的超新星,他的名字现在叫作SN 2016gkg。当他看到图像时,高兴得跳了起来。

维克多·布索是有史以来第一个观察并记录下了超新星的诞生过程的人,这个发现不仅对维克多,而且对整个天文学的影响极为深远,上文提到的论文作者是专业研究人员,他们都认为维克多的照片在同类照片中出类拔萃。“维克多·布索”的大名也出现在该论文的作者名单上,排行第七。

“我们认为这是观测者第一次在相机上实时记录下来了超新星的诞生过程。大多数超新星在爆炸后数小时甚至更长时间才被发现。但维克托·布索抓住了超新星诞生的一瞬间。”其中一位论文作者评价道,“他抓住了超新星难以捉摸的初始演变阶段。”

今日对各种超新星的观测、分析和研究已经成为宇宙演化学的重要组成部分。超新星是许多恒星的必然归宿。深夜仰望星空,常会感叹人生苦短。“衰兰送客咸阳道,天若有情天亦老。”人们错以为,天地无情得长生,星月冷酷获永恒。事实上,天空中的星星和人一样也有生老病死,“莫怪世人容易老,恒星也有白头时”。

质量大于8倍太阳质量的恒星演化到末期,其内部核燃料渐渐耗尽,当热核反应的能量不足以平衡巨大的向心引力时,恒星本体向中心急剧坍缩,最后形成一颗超新星。快速急剧的引力坍缩在恒星内部造成高温高压状态,有压迫必有反抗,从而引发新一轮更为激烈的热核爆炸,爆炸的残骸以每秒数千公里的速度向外喷射,辐射的光芒可以比10亿个太阳还亮。

最近的研究表明,宇宙中每秒钟有五十多颗恒星走上末路时会以自爆方式终结自己的生命。更使科学家惊叹的是:人有千面,星有百态,这些恒星最终宿命各有不同。寂静的夜空中,超新星爆炸此起彼伏、千姿百态,就像节日夜空中绚烂的烟火。

但这些超新星离地球都十分遥远,很难被我们观察到,或者是被其他星云遮挡。专业天文台的望远镜对它们也是望尘莫及。而在银河系的周围,超新星爆炸的光芒对于大型望远镜又太强烈。用天文台的望远镜观察这些超新星犹如目视强光手电筒,非常不合适。

观察研究银河系周围的超新星,天文爱好者就有了用武之地。这些超新星的亮度足够被家用天文望远镜观察和拍摄,有的甚至肉眼也可看得清楚。而且天文爱好者一般只专注于某几个星系,当超新星诞生时,他们能在第一时间观察到,就像幸运的锁匠维克多·布索所做的那样。

对超新星诞生一瞬间的观察研究至关重要。如果说超新星从爆发、演变到消失就像一本书,那么这本书的中间和结尾已经被阅读过无数次,它们的情节也都大同小异。但这本书的起首却鲜有人知,充满了神秘感。于科学研究而言,超新星爆发的一瞬间恰恰最有意义,在这个过程中有许多物理学参数经历巨变,强烈的冲击波和电磁辐射会提供恒星内部许多重要的秘密。

历史上,民间科学爱好者对科技发展贡献巨大,那时候也很少有职业科学家。今天,虽然大多数的科学研究都由专业的科学家承担,但在某些领域,例如本文着重介绍的超新星观察,科学爱好者仍大有用武之地。

我认为,除了支持鼓励和欣赏科学研究,科学爱好者也可以作为科学家的助手提供力所能及的帮助,特别是在一些现象观察和数据收集整理领域,科学爱好者更是大有用武之地。在动植物保护、环境监测等和本文着重介绍的超新星观察等方面,他们甚至可以成为科学家得力的同盟军,他们在广阔天地中是大有作为的。维克多·布索就是一个好榜样。

(http://blog.sciencenet.cn/u/lxu2800)

《中国科学报》 (2018-04-20 第2版 博客)
 
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