1987A超新星遗迹活动异常 物理学家迷惑不解

http://www.cnbeta.com/articles/145538.htm
超新星本周成为新闻焦点，最新出版的《自然》杂志有两篇文章就新旧恒星爆炸学说阐述其最新观点。旧的即现代天文学界最近观测到的超新星1987A,最近发生的亮度增加现象表明其经历了进化过程中关键性的转变。新的实际上是一种全新的超新星类型，由四个实例佐证。新类型极度偏向于光谱的蓝色末端，它比Ia型超新星亮10倍，我们还不确定是什么供给它能源。如果有与超新星相关的基础知识的话让我们对这两种理论更易理解。中微子及高能光子的产生表明原星球的毁灭产生了大爆炸，但是伴随爆炸而来的核聚变活动也会产生一些不稳定的放射性同位素，如镍-56和57，以及钛-44，这两者在爆炸式发生时立即产生并持续好多年不散，而残余的超新星主要靠这些同位素衰败时所产生的能量而发光。只有经过几十年，我们才能在超新星位置看到其他的进程-----主要是逐渐扩展的爆炸壳和星球环境之间的相互作用所产生的光亮。

                               
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Supernova1987Aoccurred during my second year in college, and my physics professor was so excited that he cancelled our expected lecture on Newtonian mechanics to spend an hour and a half describing why it was so exciting. That excitement was largely based on its proximity in theLarge Magellanic Cloud, only 160,000 light years away, which was already close enough for detailed observations. Since then, observatories have gotten bigger and we got the Hubble Space Telescope up and working, so the situation has only improved, making SN1987A one of the best-studied supernovae around.

超新星1987A是在我大学二年级的时候被发现的，当时我的物理教授非常激动，他甚至取消了我们期待的牛顿力学讲座，花了一个半小时给我们讲解为什么这件事如此激动人心。令人兴奋的地方主要在于超新星附近的大麦哲伦云仅离我们160,000光年，可以进行详细观测。从那时起，我们改善状况，扩建了的天文台，买来哈勃太空望远镜进行工作，使SN1987A成为最受学术关注的超新星之一。

After about 1,500 days from the initial explosion, the supernova is expected to go into a steady decline as the half-life of 44Ti ensures that there's less and less energy being input into the remnant via radioactive decay. And observations show a decline in luminosity of the debris, which centered on the former site of the star. At about 5,000 days post-supernova (November of 2000), however, the predicted decline stopped, and the total luminosity started to rise again. By 8,000 days (April of 2009), the total luminosity was at or above where it was at 3,000 days, depending on the wavelength.

在爆炸1,500天之后，超新星本应该进入钛-44稳定半衰期以确保越来越少的放射性衰败能量输入其爆炸残余部分。观测显示原星球位置为中心的发光体已经减少。然而在超新星爆炸5,000天之后（2000年11月），原预测的减少活动停止，发光体总数又开始上升。8,000天之后（2009年4月），据波长探测，发光体总数不少于超新星爆炸3,000天之后的数量。

What's going on? Observations with the Hubble indicate that it's not the debris itself that is brightening. Instead, a ring of gas that was pushed out of the star's equator about 20,000 years ago (the ring is now about 1.3 light years across). The authors conclude that the brightening is the result of the first remnants of the supernova plowing into this ring, with the resulting collision generating X-rays that are lighting up more of the gas. This sort of behavior has been predicted for some time, but this represents the first time it has been observed.

究竟是怎么回事？哈勃望远镜观测表明不是爆炸残骸本身在发光，而是一条围绕着星球的环状气团，该气团约20,000年前被挤出星际赤道（气团直径现在约 1.3光年）。作者得出结论，亮度增加是由于超新星第一次爆炸的残骸进入气团并碰撞产生X-射线，点亮了更多气团。这种现象早就被预测到了，但被观察到还是第一次。

Not everything in space is going quite according to predictions though. The fact that most supernovae are initially powered by the decay of some specific radioactive isotopes allows us to make very specific predictions about what the timing of luminosity should be. A survey of supernovae run at the Palomar Observatory has now identified four objects that don't fit the expected pattern. A study of the light that came off these events show that they all share common properties.

虽然并不是空间的一切事物都会完全按照预测来运行，但事实上大多数超新星最初是以一些特殊放射性同位素的衰败为动力的。因此，我们就能够具体的预计出观测发光体的时机。帕洛玛天文台的一项超新星调查显示，已经有四个星体与预期的类型不一致。通过对这些活动产生的光线的研究，发现它们具有共同的性质。

One of them is that their luminosity is heavily biased to the UV portion of the spectrum, and they're unusually bright. To get the luminosity from the decay of 56Ni, the explosion would have had to produce several solar masses of that alone. The decline in luminosity is also much faster than we'd expect based on half lives of the common isotopes. "These are therefore not radioactively powered events," the authors conclude. To bea product of the explosion itself would require what they term "an unrealistic total explosion energy."

共同性质之一是它们的发光体极度偏向于光谱的紫外线部分，异常明亮。为了从镍-56的衰败中得到发光体，爆炸就必须单独产生几倍于太阳质量的发光体。而这些发光体的衰退速度比普通同位素半衰期的衰退速度要快的多。作者总结说：“因此，这些不是以物质放射为动力的活动。”成为爆炸后的产物，其本身需要物理学家所说的“不现实的爆炸总能源”

Finally, the spectrum of the light seems to indicate the light is coming from material that is extremely hydrogen-poor, which rules out some form of a rapid collision analogous to the one observed in SN1987A.

最终对这种光进行光谱分析得出，它来自于极度贫氢的物质。这种物质，没有了极速碰撞的某些形态，与在SN1987A上观测到的结构极为相似。

So, just about all of our common expectations about supernovae aren't working out. The authors suggest two possible explanations. One is the explosion of a star of over 90 solar masses, which will often expel a hydrogen-poor shell shortly before dying. If the time difference between this expulsion and the explosion is short enough, debris will impact the shell days after the explosion itself, creating the effect seen here. The alternative is that the remains of the star are injecting energy into the debris. This could happen if these supernovae produced a rapidly spinning magnetar.

因此，我们对于超新星的期望几乎都没有达到。作者给出了两种可能的解释：一是，一个90倍于太阳质量的星体爆炸，会在其自身毁灭前释放出贫氢壳。如果爆炸和释放间的时间足够短的话，残骸会在爆炸几天后撞击贫氢壳而形成我们看到的效应；另一种是星体残余向残骸中注入能量，然而只有在这些超新星产生出一个飞速旋转的磁星时，这种现象才会出现。

The Palomar team has identified four of these items in about two years of observations, so it's possible that we'll be able to spot a few more and get a better sense of what's happening. Otherwise, we may have to wait a bit to get lucky enough to observe one from a shorter distance.

帕洛玛团队经过约两年的观测识别出了这些类别中的四种，因此我们也有可能再找出一些其他的证据来感知其动态。要不然我们就只有等，等到足够幸运的时候，在较近的地方观测到一个。

你翻译的第一段是SN 1987A吗？它的爆发明明不但比普通的II型超新星暗，更比Ia超新星暗得多，这是有定论的。

买来哈勃望远镜？哈勃望远镜还能买吗？谁买得下？

另外一条是，建议不要用衰败，应使用衰变

作者给出了两种可能的解释：一是，一个90倍于太阳质量的星体爆炸，会在其自身毁灭前释放出贫氢壳。如果爆炸和释放间的时间足够短的话，残骸会在爆炸几天后撞击贫氢壳而形成我们看到的效应；另一种是星体残余向残骸中注入能量，然而只有在这些超新星产生出一个飞速旋转的磁星时，这种现象才会出现。

sonic5188 发表于 2011-6-22 20:53

                               
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我对作者提出的第二种解释很感兴趣。我们一直有个猜测，在1987A的残核中可能有一颗脉冲星。天文学家一直没有找到它，可能是因为它的脉冲周期太短了，超出了现有射电望远镜的分辨能力。
随着时间的推移，它的周期会逐渐变长，一旦它的周期落入望远镜的分辨范围以后，就能看到这颗脉冲星。

当然，这只是一个猜测，不一定正确。另外，即使我们的猜测正确无误，也不一定在几十年内其周期就能降低到可观测范围之内，也许需要数百年才能观测到。

还有一种宇宙中最低调的超新星爆炸——由于质量不是太大，也不是太小，一爆炸后，外壳还没被喷出去，就被内核坍塌形成的黑洞给吸回去了。。。。从此默默无闻。。。。。黯淡下去

楼主，图挂了唉

回复 3# 愚石

间接证据早就有，直接证据一直没有。

我还是相信灯塔模型的，假如脉冲没扫过地球，就难以发现直接证据了。

按你的假说，是不是中子星的辐射总是能够看到的，不存在灯塔之说？

回复  愚石

间接证据早就有，直接证据一直没有。

我还是相信灯塔模型的，假如脉冲没扫过地球，就难以发现直接证据了。

按你的假说，是不是中子星的辐射总是能够看到的，不存在灯塔之说？gohomeman1 发表于 2011-6-22 22:06

                               
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是的。按照我们的假说，只要中子星的电磁波的强度和周期进入可测范围，就能被观测到，不存在灯塔之说。用我们的假说对双脉冲星PSR J0373-3039A 和脉冲双星PSR B1913+16 做出的预言都很成功。因此，1987A有可能再次让我们的观点得到证实。

要验证我们的假说，其实比较容易，只要把脉冲星周期的观测范围再缩短一个数量级以上（比如缩短到0.05毫秒），就可能观测到一颗脉冲星。问题是，现在的脉冲星专家都相信中子星的自转周期的下限在毫秒左右，因此就不再探索更短的周期了。而我们的假说认为，中子星的自转周期不可能短于1毫秒，但是它的磁场振荡周期可以远低于1毫秒。

回复 7# 愚石

就是说，你们认为，中子星的辐射与恒星一样，是基本各向同性的。

不过按我的理解，从恒星这样发光的到黑洞这样完全不发光的，中间的中子星只能从个别方向辐射出去，应该不算离谱啊。我们现在看到的恒星喷流，全部都是两极喷流，这点与中子星灯塔，也是相合的。

当然啦，我不是来争议的，我知道你们对自己的假说还是很有信心的。

回复 8# 愚石

现在的观测能力早已能达到你们所说的量级了。这个应该是没有观测资料吧，射电周期的时间精度测量现在不是非常高吗。

关于超新星SN 1987A的残骸发光，我前期翻译了一篇哈勃文章，哈佛·史密松天体物理中心的专家们貌似没有说这么难以理解啊。

http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-5126-1.htm

所谓残骸，这里就是指图像中心的那块。

1987A旁边的气体环早就有了，超新星爆发后产生的第一浪高速冲击波到的星环后，就开始激发它们发光。

现在残骸的发光，意味着新的能源驱动机制开始产生作用。这里首先有两种机制要说明：气体环产生的X线辐射激发残骸发光；残骸内部气体运动速度不同产生的内激波也能加热残骸。仙后座A就是类似的机制。

当然，这里显然隐含的就是：1987A产生了中子星，中子星是新能源。

回复  愚石

现在的观测能力早已能达到你们所说的量级了。这个应该是没有观测资料吧，射电周期的时间精度测量现在不是非常高吗。gohomeman1 发表于 2011-6-22 22:36

                               
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我还从来没有看到过那么短的周期测量报告。如果你看到了那样的观测，请告诉我一下。我确实非常关注那样的报告。

回复 12# 愚石

我是认为，就是没有你们希望看到的观测资料。从观测手段看，这些的精度好几年前就能实现了。

当然，我是不关注这方面的。唯一上次转到知识版的，就是发现了2倍质量的中子星。

按理说，数据分析如果得出了这样的超短周期结论，该是重大发现，没有谁会为了所谓的灯塔理论的正确性，而故意隐瞒不报的。

回复 2# gohomeman1

不是我翻译的 我转贴的

回复  愚石

我是认为，就是没有你们希望看到的观测资料。从观测手段看，这些的精度好几年前就能实现了。

当然，我是不关注这方面的。唯一上次转到知识版的，就是发现了2倍质量的中子星。

按理说，数据分析如果得出了这样的超短周期结论，该是重大发现，没有谁会为了所谓的灯塔理论的正确性，而故意隐瞒不报的。
gohomeman1 发表于 2011-6-22 22:59

                               
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能否发现超短周期的脉冲星，需要一个基本条件，那就是采样周期要高于脉冲周期数倍以上。比如，要想发现0.05毫秒的脉冲星，其采样周期起码要短于10微秒，而我看到的X射线观测的采样周期好像都远长于这样的时标。

回复  愚石

我是认为，就是没有你们希望看到的观测资料。从观测手段看，这些的精度好几年前就能实现了。
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gohomeman1 发表于 2011-6-22 22:59

                               
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我说的这个问题，不涉及测量精度，而只涉及测量范围。如果人们认为脉冲星的周期不可能短于1毫秒（否则中子星会甩碎），就可能仔细找寻毫秒以上周期的信号而根本不关心微秒级的脉冲信号。看到有微秒级的信号也会被看作噪声，除非信号极其强烈。而很多脉冲星的信号信噪比很低，这就可能造成微弱信号被遗弃。

回复 16# 愚石

唉，这方面我确实不懂啊。貌似现在你们没有自己分析资料的条件吧

回复  愚石

唉，这方面我确实不懂啊。貌似现在你们没有自己分析资料的条件吧 ...
gohomeman1 发表于 2011-6-22 23:49

                               
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    是的。我们确实没有多少分析资料的能力。