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南极巡天望远镜记录下超新星爆发前期数据 |
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咫尺1200万光年，超新星诞生“有内涵” |
AST3—2在1月11日—1月19日获得的M82星系的图像。图中绿色方框为超新星爆发的位置。该超新星在1月11日晚上的图不可见，但在1月15日就变得较明亮。
正在漠河进行低温测试的南极天文台巡天望远镜AST3—2。
据天文博客网站《Bad Astronomy》报道，北京时间1月22日凌晨，伦敦大学师生在距地球1200万光年的星系M82中发现一颗超新星（编号SN 2014J）。清华大学天体物理中心教授王晓锋表示，此前我国南极巡天望远镜AST3—2放置在漠河测试观测期间，也从这缕1200万年前发出的光束中得到了该超新星爆发极早期的数据，这有助于研究该类超新星爆发前身星的性质。
以光速行进1200万年，这就是超新星SN 2014J与我们的距离。如果和我们每天去菜市场的路途相比，它远得让人无法想像；但如果以宇宙大小150亿光年的尺度来衡量，它却是一位相隔“不超过两条街”的近邻。
由于超新星爆发的不可预计性，往往很难观测到其爆发早期数据。就在伦敦大学师生这项发现的前一周，正在我国黑龙江漠河调试的南极天文台AST3—2巡天望远镜记录下了这颗超新星自1月15日以来的爆发情况。“根据光度曲线推测，这颗超新星极有可能在1月14日开始爆发，AST3—2望远镜的数据有助于我们获取超新星爆发前的更多物理信息，这一重要结果已经报告给国际天文电报中心。”王晓锋说。
超新星爆发是恒星在走向死亡前的“回光返照”。当核心的核燃料几乎燃烧殆尽，恒星会以一次光度和体积的迅猛上升宣告生命的终结，而后根据自身“体重”的不同，走向中子星、黑洞等不同归宿，或者完全弥散到星际空间。“超新星的亮度会在爆发后极短时间内迅速上升，在十几天后达到最大，然后逐渐下降，归于平静。”王晓锋说。
根据光谱的不同特征，超新星可分为Ia型、Ib型以及II型等不同类型。此次发现的超新星属于Ia型。由于具有相对一致的光度，Ia型超新星被用于推测星系的距离，进而研究宇宙膨胀。正是基于这一点，1998年美国和澳大利亚的两个研究组利用Ia型超新星发现了宇宙加速膨胀，并预示宇宙暗能量的存在。这一研究成果在2011年获得诺贝尔物理学奖。“但超新星爆发前所处的环境差异会使Ia型超新星的精确光度产生些许差别。”紫金山天文台王力帆研究员说，确定超新星爆发前的状态，对利用Ia型超新星精确测量宇宙的膨胀历史，以及揭示暗能量的性质有重要意义。
天文学家将超新星爆发前的恒星称作前身星。目前普遍认为，Ia型超新星的前身星是“体重”为太阳1.4倍左右的白矮星与其他天体组成的双星系统。“可能是两颗互相绕转的白矮星逐渐靠近，最终相撞引发剧烈爆炸。也有可能是白矮星与另一颗恒星组成的双星系统，白矮星在近距离绕行时不断从这颗恒星吸收物质，最终由于自身质量过大引发内部核聚变反应，发生爆炸。”王晓锋说，这两种不同情况意味着Ia型超新星前身星的年龄、金属丰度、星周环境有着很大区别，导致其光度有所不同。2013年，王晓锋教授领导的研究小组在国际著名杂志《Science》发表论文称，第二类Ia型超新星多集中于星系中恒星形成活跃的区域，并以较高的速度向外抛射物质。“这次发现的超新星SN 2014J爆发向外抛射物质的速度很快，且周围有大量的气体和尘埃，说明这里发生过或正在进行激烈的恒星形成过程。这很符合我们对其前身星系统较年轻、来自白矮星和普通恒星双星系统的预判。”
“这是自大麦哲伦云SN1987A爆发以来，离我们最近的超新星。我们期待从这颗超新星获得更多前身星留下的信息。”王力帆说。
南极天文台巡天望远镜的合作单位包括国家天文台、清华大学、南京大学、南京天光所、紫金山天文台、北京师范大学以及天津师范大学。该巡天望远镜由3台口径为0.5m施密特望远镜组成，主要科学目标为寻找和研究超新星以及地外行星。参与此次漠河测试的人员包括天津师范大学商朝晖教授、南京天光所及国家天文台的有关工作人员。 （原标题《咫尺1200万光年，超新星诞生“有内涵”》）
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