南極巡天望遠鏡記錄下超新星爆發前期數據

AST3—2在1月11日—1月19日獲得的M82星系的圖像。圖中綠色方框為超新星爆發的位置。該超新星在1月11日晚上的圖不可見，但在1月15日就變得較明亮。

正在漠河進行低溫測試的南極天文臺巡天望遠鏡AST3—2。

　　據天文博客網站《Bad Astronomy》報道，北京時間1月22日凌晨，倫敦大學師生在距地球1200萬光年的星系M82中發現一顆超新星(編號SN 2014J)。清華大學天體物理中心教授王曉鋒表示，此前我國南極巡天望遠鏡AST3—2放置在漠河測試觀測期間，也從這縷1200萬年前發出的光束中得到了該超新星爆發極早期的數據，這有助于研究該類超新星爆發前身星的性質。

　　以光速行進1200萬年，這就是超新星SN 2014J與我們的距離。如果和我們每天去菜市場的路途相比，它遠得讓人無法想像;但如果以宇宙大小150億光年的尺度來衡量，它卻是一位相隔“不超過兩條街”的近鄰。

　　由于超新星爆發的不可預計性，往往很難觀測到其爆發早期數據。就在倫敦大學師生這項發現的前一周，正在我國黑龍江漠河調試的南極天文臺AST3—2巡天望遠鏡記錄下了這顆超新星自1月15日以來的爆發情況。“根據光度曲線推測，這顆超新星極有可能在1月14日開始爆發，AST3—2望遠鏡的數據有助于我們獲取超新星爆發前的更多物理信息，這一重要結果已經報告給國際天文電報中心。”王曉鋒說。

　　超新星爆發是恒星在走向死亡前的“回光返照”。當核心的核燃料幾乎燃燒殆盡，恒星會以一次光度和體積的迅猛上升宣告生命的終結，而后根據自身“體重”的不同，走向中子星、黑洞等不同歸宿，或者完全彌散到星際空間。“超新星的亮度會在爆發后極短時間內迅速上升，在十幾天后達到最大，然后逐漸下降，歸于平靜。”王曉鋒說。

　　根據光譜的不同特征，超新星可分為Ia型、Ib型以及II型等不同類型。此次發現的超新星屬于Ia型。由于具有相對一致的光度，Ia型超新星被用于推測星系的距離，進而研究宇宙膨脹。正是基于這一點，1998年美國和澳大利亞的兩個研究組利用 Ia型超新星發現了宇宙加速膨脹，并預示宇宙暗能量的存在。這一研究成果在2011年獲得諾貝爾物理學獎。“但超新星爆發前所處的環境差異會使Ia型超新星的精確光度產生些許差別。”紫金山天文臺王力帆研究員說，確定超新星爆發前的狀態，對利用Ia型超新星精確測量宇宙的膨脹歷史，以及揭示暗能量的性質有重要意義。

　　天文學家將超新星爆發前的恒星稱作前身星。目前普遍認為，Ia型超新星的前身星是“體重” 為太陽1.4倍左右的白矮星與其他天體組成的雙星系統。“可能是兩顆互相繞轉的白矮星逐漸靠近，最終相撞引發劇烈爆炸。也有可能是白矮星與另一顆恒星組成的雙星系統，白矮星在近距離繞行時不斷從這顆恒星吸收物質，最終由于自身質量過大引發內部核聚變反應，發生爆炸。”王曉鋒說，這兩種不同情況意味著Ia型超新星前身星的年齡、金屬豐度、星周環境有著很大區別，導致其光度有所不同。2013年，王曉鋒教授領導的研究小組在國際著名雜志《Science》發表論文稱，第二類Ia型超新星多集中于星系中恒星形成活躍的區域，并以較高的速度向外拋射物質。“這次發現的超新星SN 2014J爆發向外拋射物質的速度很快，且周圍有大量的氣體和塵埃，說明這里發生過或正在進行激烈的恒星形成過程。這很符合我們對其前身星系統較年輕、來自白矮星和普通恒星雙星系統的預判。”

　　“這是自大麥哲倫云SN1987A爆發以來，離我們最近的超新星。我們期待從這顆超新星獲得更多前身星留下的信息。”王力帆說。

　　南極天文臺巡天望遠鏡的合作單位包括國家天文臺、清華大學、南京大學、南京天光所、紫金山天文臺、北京師范大學以及天津師范大學。該巡天望遠鏡由3臺口徑為0.5m施密特望遠鏡組成，主要科學目標為尋找和研究超新星以及地外行星。參與此次漠河測試的人員包括天津師范大學商朝暉教授、南京天光所及國家天文臺的有關工作人員。