Uncategorized wang.leon on 23 Jul 2006 11:41 pm
[译文快递]时隔二十年，超新星述说行星起源
Astronomers See Our Origins in 20-Year-Old Star Explosion
Christopher Wanjek, Posted: July 14, 2006
1987年在我们银河系的伴星系——大麦哲伦云中，发生了一次超新星爆发。这是人类自发明望远镜以来观测到距离我们最近的一次超新星爆发。全世界各大天文台和数以百万计的人们都目睹了恒星死亡这一壮观的景象。
现在，距离那场爆发已经过去了差不多20年，在那场爆发中生成的尘埃微粒正在向我们诉说着生命起源的奥秘，正是这些微粒组成了岩石态的行星以及生命形式。面对它们，天文学家们再一次被深深吸引住了。
这幅超新星SN 1987A的照片是由美国宇航局的钱德拉X射线望远镜和位于智利的8米口径南双子望远镜拍摄到的图像综合而成的。图中钱德拉拍摄到的图像用蓝色表示，南双子拍摄到的红外图像用绿色和红色表示，分别代表高频和低频红外波段。1987年超新星爆发的核心区域在这张图里是看不到的。图中的环是由爆发产生的炽热气体（主要发出X射线辐射）和冰冷的尘埃（主要发出红外辐射）与星际区域相互作用而产生的。Credit: Gemini/NASA
美国宇航局戈达德太空飞行中心的宇宙尘专家伊利·迪维克（Eli Dwek）博士说：“超新星1987A正在我们眼皮底下发生着彻底的改变。”迪维克已经研究这颗超新星好几年了。他表示：“我们现在所观测到的，是超新星演化过程中一个重要的转折点。”
迪维克和他的同事们使用红外望远镜观测到了超新星爆发之前生成的硅酸盐尘埃。这些尘埃在爆炸产生的强辐射中得以保存下来。20年来，超新星爆发的激波滚滚向前，突破了爆炸前从恒星上脱落下来的残骸，扫过了硅酸盐尘埃，使得这些尘埃可以被红外望远镜观测到。
尘埃让天文学家们既爱又恨，它们令远处恒星的光变得模糊不清，但同时也是构成所有固体物质的原材料。这就是为什么听起来枯燥乏味的尘埃却是天文学和天体生物学中最重要的课题之一。
尘埃是在恒星中产生的，通过星风和超新星爆发抛入太空。在宇宙中，它几乎无处不在。但是人们关于尘埃的起源和过程方面的信息却知之甚少。比如：一颗恒星可以产生多少尘埃？在超新星爆发和随后在星际空间行进过程中会有多少残留下来？以及：虚无飘渺的尘埃云是如何构成行星，最终形成生命的？
这些问题正是伊利·迪维克和他的同事、法国巴黎天文台的帕特里斯·布歇博士（Patrice Bouchet）等天文学家所要回答的。超新星1987A为他们提供了一个探索未解之谜的绝佳实验室 。
布歇说，这对天文学家们来说是一个全新的领域。他领导的团队用智利的南双子望远镜对超新星1987A进行了红外波段的观测，目睹了前所未见的景象。这是科学家们首次得到大质量恒星的尘埃在超新星爆发中保存下来的直接证据；也是首次观测到混杂在发出X射线辐射、温度高达几百万度的炽热气体中的冰冷尘埃；更是首次目睹炽热气体通过碰撞侵蚀尘埃的所谓“溅射”过程。
面对此情此景，天文学家们不知道会发生什么，他们已经意外地发现了一些令人惊奇的现象。
红外望远镜对这类观测来说至关重要。尘埃的温度在零下一百多度，如此低的温度不可能发出可见光。红外线是一种比可见光能量低的辐射形式，所以要想看到冷暗的尘埃，必须借助夜视仪一样的红外望远镜，而不是哈勃望远镜这类的光学望远镜。
通过8米南双子望远镜的高分辨率红外图像，科学家们发现尘埃位于包围超新星1987A的环状气体区域当中。这个由气体和尘埃组成环直径大约为1光年，膨胀速度很慢，表明它是在大约60万年前从恒星上剥离下来的，环中的尘埃是在星风中形成的，而不是在超新星爆发中形成的。
现在，超新星的爆震波追上了这个环，由于碰撞作用，气体受到冲击，温度升高到了1千万度，从而加热了尘埃，促使其发出了红外辐射。
布歇说：“这正是我们意料之中的。根据预测，超新星1987A的爆震波会在1995年到2007年之间的某一时刻与气体环相遇，现在看来，这一过程已经发生了。”
根据观测到的尘埃位置，科学家们使用了美国宇航局的斯必策空间望远镜对尘埃的成分进行了观测。出乎他们意料的是，尘埃竟然完全是由硅酸盐颗粒组成的。
另一个重要发现是研究人员观测到的尘埃远比预期要少。像1987A这样质量的恒星在爆发之前应该产生比较多的硅酸盐尘埃才对，斯必策和南双子观测到的尘埃不足量，可能意味着超新星爆震波所消耗掉的尘埃比预期要多。如果这一点得到证实，那么将对宇宙中尘埃的起源有着深远影响。
这项工作仍在进行当中。布歇表示：“总的来说，我们目睹了在超新星爆震波与周围介质的相互作用下，产生了一个在所有波段都在进行快速演化的区域。”
正因如此，科学家们正在计划使用美国宇航局的斯必策、哈勃、钱德拉三大空间望远镜对超新星1987A进行一系列红外、光学、X射线观测。超新星再次变得十分引人瞩目。谁知道一旦尘埃平静下来，又会有什么样的发现浮出水面呢？