超新星SN 1987A的新纪元

　　原文标题：The Dawn of a New Era for Supernova 1987A
　　原文作者：Carol Grady；Donna Weaver，Ray Villard
　　来自：哈勃官网； 发表时间：2017.2.24
　　翻译：gohomeman1  审校：数星星的猫（编译版权所有，未经许可请勿转载）
　　2017.2.24：公元1987.2.23，智利安第斯山脉上的拉斯坎帕纳斯（Las Campanas）天文台，望远镜操作人员奥斯卡·杜阿尔德（Oscar Duhalde）驻足于天文台外，不经意的望着清澈的夜空。南天球上著名的大麦哲伦星系（LMC）一如既往的引入注目，但是现在它的近旁却有一颗从未见过的亮星。

　　哈勃拍摄的SN 1987A。大图：34.2MB，版权：NASA、ESA，研究者团队，下同。
　　本图由哈勃的第二代广域行星相机（WFPC2，已退役）和第三代广域相机（WFC3，它取代了WFPC2）获得的图像组合而成。图像中的前景、背景星空由WFPC2的早期图像提供，超新星本身图像由WFC3提供。全新的数字图像合成技术使得画面比以前公布的清晰通透得多。超新星的天球坐标：赤经05时35分28.06秒，赤纬-69°16' 11.55"。WFPC2的图像分别摄于1994、1996、1997年，配色如下：宽波段蓝光滤光，中心波长439纳米（nm），配色蓝；555nm的宽波段黄绿光滤光，配色绿；814nm的近红外滤光，红。WFC3图像最新摄于2017.1.27，657nm的氢发射线（H-α）窄幅滤光，红。
　　同一个夜晚，加拿大天文学家伊恩·谢尔顿（Ian Shelton）正在拉斯坎帕纳斯天文台研究LMC的群星。他拿起当日最新拍摄的LMC 照相底板（当年科技只有这种程度），他立刻注意到星系中有一片极为明亮的光——他首先想到的是底板出现了曝光缺陷。当他把曝光底板展示给天文台其他同事时，突然意识到这是一颗超新星。Duhalde也宣布他凭肉眼就发现了夜空中的超新星。很快，它就被命名为SN 1987A，也是400年来我们发现的最近的超新星。谢尔顿不久后在天文社区公布了其发现；可当年互联网还没出现呢，天文学家不得不爬下高山到最近的小镇，给国际天文学联合会（IAU）的天文电报局发电报，以公开其发现。
　　自此之后，地球上的各种天文望远镜都被用于超新星的研究。在超新星爆发的1987年，哈勃还未发射。但1990年升空后，SN 1987A就成为哈勃的首批观测目标。 近30年来，哈勃持续跟踪其发展，深入观测超新星的爆发残骸。哈勃为天文学家提供了特写视角，研究分析超新星冲击波在爆发余烬产生的珍珠环现象。
　　30年前，天文学家发现了400年来最明亮的爆发——这颗巨大的超新星，被命名为SN 1987A（1987发现的第一颗Supernova），它发现于1987.2.23，数个月中比太阳亮了1亿倍。
　　自从看了SN 1987A一眼，天文学家就被她迷得神魂颠倒：她位于离我们最近的星系——大麦哲伦星系（LMC），而且这是400年来我们见到的唯一极近距离超新星，而人类科技已经有了大发展，为我们提供了仔细研究大质量恒星死亡前后阶段的绝好机会。

　　SN 1987A的多波段合成图，全部伪彩，其中的ALMA图是新公布的，大图：1.9MB。
　　为庆祝SN 1987A发现三十周年，一个国际天文学家团队，由意大利国立天文物理研究所（INAF）下属的巴勒莫天文台的萨尔瓦托·奥兰多（Salvatore Orlando）领衔，公布了SN 1987A的一批新图像、延时视频和数据动画。在结合了NASA的哈勃、钱德拉（Chandra）X线空间望远镜和地基阿塔卡玛大型毫米/亚毫米射电阵列（ALMA）的数据后，天文学家和公众都能探索SN 1987A，就像它刚爆发不久一样。
　　自从1990年发射以来，哈勃持续观测SN 1987A，累积了数以百计的图像数据。1999年钱德拉发射后不久也开始观测SN 1987A，而ALMA这个拥有66个天线的强大阵列，在其部署伊始，就开始收集它的高精度毫米/亚毫米数据。

　　马萨诸塞州坎布里奇（剑桥）市哈佛-史密松天体物理学中心（CfA）的Robert Kirshner介绍说：“对超新星1987A持续30年的观测非常重要 ，因为它让我们得以洞察恒星演化的最后阶段；”他也是位于加利福尼亚州Palo>　　来自这些强大望远镜的最新数据显示，超新星1987A已经越过一个重要的发展节点。超新星的冲击波已经越过了恒星此前形成的稠密环，该环是超新星爆发前的前身星阶段吹出的快速外向流（该超新星以蓝超巨星爆发，译注）追上了更早的红超巨星阶段抛出的慢速恒星风而形成的（恒星温度高的，通常恒星风速度更快）。而稠密环以外的星际空间，我们当前对此了解很少，这取决于它在红超巨星阶段的演化细节。
　　钱德拉SN 1987A观测团队领队、宾夕法尼亚州立大学的Kari Frank解说：“这次转变的细节，将帮助天文学家更好地理解命定的前身星将如何结束其生命。”

　　SN 1987A环的多年变化图。大图：1.4MB。
　　像SN 1987A这样的超新星能搅动其周围的气体，并触发下一代恒星和行星的诞生。形成新一代恒星/行星的气体中将富含碳氮氧铁等基本生命元素，这些元素在超新星核心聚变制造，随着超新星遗迹的扩大而分散到星系各处。持续研究SN 1987A将提供洞悉该早期扩散阶段的独特视角。
　　让我们看看这些强大的望远镜提供了哪些研究：
　　哈勃数据的分析显示，围绕超新星的稠密环在可见光波段发光，直径约1光年。该环至少在爆发前2万年就存在。来自超新星爆发的紫外辐射激发环中气体，少说也能发光几十年。
　　在哈勃图像中，环内的中心结构已经扩大到约0.5光年长，最引人注目的特征是两个相反方向扩散的残骸气体泡，扩张速度约900km/s。
　　从1999到2013年，钱德拉的数据显示一个在X线波段稳定变亮的膨胀环。来自初始爆发的冲击波穿过并加热了围绕超新星的气体，激发它们发出X辐射（与稠密物质环不是一回事，译注）。
　　在最近的几年中，环的X线亮度不再增加：从2013.2到最新分析的2015.9的钱德拉数据，显示低能X线辐射的总量保持不变；同时，环的最里面部分开始变暗。这些变化提供的证据意味着爆发冲击波已经越过其稠密气体区，进入气体稀薄的星际空间。这也意味着SN 1987A的旧时代已经结束，新的时代开启。
　　自从2012年投入使用始，ALMA就观测了超新星遗迹的辐射，研究超新星如何用原恒星新制造的元素，打造了如此广大的尘埃云。这些尘埃将持续其星际空间的旅途，其中的一部分将成为未来下一代恒星和行星的原材料。
　　观测结果也暗示，早期宇宙中类似的超新星爆发同样会形成大量尘埃。
　　天文学家还在爆发遗迹搜寻中子星残骸或黑洞的证据。他们在爆发前观测到了中微子暴（正是这次发现确定了II型超新星爆发前会产生中微子暴，译注），因此非常确信原恒星坍缩产生了致密天体——无论是中子星还是黑洞（可能性不大，译注），但迄今还没有任何观测证实其存在。
　　SN 1987A最新的多波段图像，包括奥兰多团队提供的环结构模拟，可以在科学网站下载：https://arxiv.org/abs/1508.02275。

　　SN 1987A 环的数值模拟图。