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下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

2019-11-05 11:41栏目:探索
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自然现象充满了多样性,隐藏在天空中的财富如此丰富,我们人类的心灵永远不会缺少新鲜的营养 ——约翰尼斯·开普勒

说上面这段话的人真的很幸运,因为他在1604年看到了人类最后一颗肉眼可见的、照亮全天空的超新星爆发事件,称为开普勒超新星 就目前来说事实就是这样,自1604年以后再也没有人看到过天空中(银河系)突然出现了明亮的恒星 虽然在随后的1680年1984年在我们的星系中又发生了两起超新星事件,由于银河系中心尘埃的阻挡导致这两起事件肉眼看不到,所以目前只能用强大的望远镜才能看到这两次超新星爆发后的残骸

那么我们今天要说的就是,假如银河系中真的有超新星爆发了,我们人类能否提前知道(预警),也就是在时间上打个提前量,以便于我们观测,以及就目前的银河系有哪些可能的超新星候选者?

下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

我们如何提前知道超新星爆发?并提前将超新星对准指定的位置

像银河系这样的星系大约每一个世纪就会爆发一颗超新星!,因此人们不禁会想,银河系中出现下一颗肉眼可见的超新星肯定是必然的,到时我们会看到什么景象?

首先我们要知道有两种方式可以产生超新星,但这两种方式都涉及到了失控的核聚变反应,释放出大量的光和能量 但是大部分的能量,并不是光子的形式释放的

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超新星爆发会产生巨大的冲击波和以光子为形式的热量,但是内部反应也会产生大量的中微子,中微子想必大家很熟悉,这东西很神奇,在它面前几乎没有障碍物,因此几乎所有的中微子都不会与恒星外层发生相互作用或者碰撞!但冲击波和光子要到达垂死恒星的外表面一般需要几个小时,但中微子不一样,它会立即逃离恒星表面

这意味着当有一颗恒星变成超新星时,中微子会比光子跑的更快!早在1987年,我们就从大麦哲伦星系狼蛛星云的超新星1987a爆发中证实了这一现象

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1987年超新星1987a在距离我们168000光年之外爆发,这个距离已经离我们足够近了,毕竟没有在我们自己的星系!当时全世界有很多中微子探测器在运行,我们在大约13秒的时间内探测到了23个反中微子 其中最大的探测器神冈二号(Kamiokande-II)含有3000吨的纯水,探测到11个反中微子

今天,在同一地点的中微子探测器:超级神冈SK-IV,包含了5万吨水和超过11000个光电倍增管 探测中微子的能力是之前的成百上千倍

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超级神冈SK-IV的神奇之处在于,它不仅可以探测到中微子,还可以告诉我们任何一个中微子的来源方向,能量以及在何处与50000吨纯水中的粒子发生了相互作用

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如果在我们的银河系中有潜在的超新星爆发,我们可以利用超级超级神冈SK-IV探测比光子早早逃逸的中微子,并且告诉我们这些中微子的来源方向 包括世界各地的中微子探测器也会得到大量的探测数据,因为这些中微子都来自同一时间,同一方向

到那时如果真的探测到了大量的中微子,我们将有大约两到三个小时的提前量来确定这些中微子的起源方向,并将望远镜指向中微子的来源方向,我们就可以第一时间获得超新星爆发的光学图像!这也将会是人类首次在光学望远镜下,看到超新星爆发的完整影像 这就是我们提前知道超新星爆发的途径

银河系中下一个超新星的候选区域在哪?

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1987年以来距离我们最近的超新星是2012年来自NGC 3239星系中的SN 2012A超新星 那我们自己的银河系现在有没有超信心爆发的候选者呢?

如果超新星的类型是Ia型超新星的话(它起源于一颗白矮星或两颗白矮星合并),目前我们无法预测星系中的白矮星会发生什么?我们总不能每一颗都去观测,这也不现实!因为白矮星实在是太多了,而且几乎大部分的白矮星位置都是未知的,并且他们散布在银河系的各个角落 因此我们根本无法为1a型超新星的爆发预测候选者

但是,如果是由一颗大质量恒星产生的超新星,也就是核塌缩型超新星(II型超新星),我们就有很多很好的候选者,还有一些几率比较大的区域可以观察

下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

最明显、最可能的区域就是银河系中心,银河系中心是最后一颗银河系已知的超新星的位置(1984年的人马座的G1.9 03),也是我们星系中迄今为止发现的最大质量恒星的位置 在接下来的10万年里,银河系肯定会有很多II型超新星从这里起源,但是我们无法确定在什么时候会看到下一颗超新星爆发 当你看上面的图片时,说不定已经有超新星爆发了,我们现在只是在等待中微子(然后是光子)到达我们地球!

但是还有比银河系中心更接近、更可能的候选者

下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

在我们的星系中巨大的星云里面,你会发现一些最热,最蓝、最年轻的恒星 这是超大质量恒星的所在地,也是活跃的恒星形成区域 特别是上图中的鹰状星云,很有可能是下一颗超新星爆发的所在地 鹰状星云、猎户座星云和许多其他充满新恒星的区域都是预测下一个超新星的好地方

那么已知的单个恒星呢?虽然有许多看起来不错的候选人,但我们有两个特别的候选者不得不说

银河系中两颗最可能成为下一颗超新星的恒星

下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

上图看到没有,这就是船底座η星(海山二),它现在的样子预示着随时会爆炸,但是它毕竟是颗恒星,在生命的最后阶段也可能存活数百年、数千年甚至数万年 尽管如此,如果我们从船底座η星的位置附近探测到了大量的反中微子,我们肯定将望远镜第一时间对着这个地方!

以上的候选者离我们都比较远,其实我们还有一个更近的候选者 事实上,这也是离我们最近的超新星候选者!

下一颗裸眼可见的超新星会在哪里爆发?我们可以提前2~3小时预警

从上图就可以看到这是猎户座,箭头指向的就是参宿四,是一颗距离我们只有640光年的红色超级巨星 参宿四的体积非常巨大,直径相当于土星围绕太阳公转的轨道的直径!如果参宿四变成超新星,我们将在全球范围内的中微子探测器中探测到大约1亿个反中微子,这将是有史以来探测到的所有类型的中微子的总和

而且参宿四到我们地球之间很少有宇宙尘埃和中性气体的阻挡,那么届时参宿四爆发后的光度可以照亮整个天空,甚至在白天都可以看到

总结:等待、等待、还需耐心等待

以上就是我们对银河系中超新星爆发预测的提前量,通过探测中微子的方向,提前将望远镜对准指定方向,我们将看到有史以来超新星爆发的完整过程 还有银河系中目前最可能发生超新星爆发的区域以及单个恒星的候选者 而我们现在要做的是,只能祈祷、等待希望在有生之年看到史书上记载的照亮天空的超新星爆发

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