卞毓麟

天文学家，著名科普作家

超新星爆发是最剧烈的恒星能量释放过程，但肉眼可见的超新星极少。能从历史文献中确认的，自古以来仅寥寥数例。我国古籍对此皆有可靠记载，宋代的“天关客星”（1054年）就是尤为著名者。距今最近的1604年蛇夫座超新星，因德国天文学家开普勒对其详做观测研究，又称“开普勒超新星”。这些超新星皆出现于天文望远镜诞生以前，且皆位于银河系内。后来，用望远镜又观测到许多河外星系中的超新星，即河外超新星。

SN1987A是第一例肉眼可见的河外超新星，也是1604年以来肉眼可见的唯一一颗超新星。按超新星命名规则，SN代表SuperNova,即超新星，1987A表明它是1987年发现的第一例。SN1987A是1987年2月24日在银河系的近邻大麦哲伦星云（大麦云）中发现的，起初是6等星，亮度达到极大时几乎有北斗七星那么亮。

超新星主要分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类。Ⅰ型超新星可以认为是一类特殊的变星，Ⅱ型超新星则是大质量恒星临终前将外层物质猛抛出去的剧烈爆发过程：大质量恒星演化到晚期会形成一个几乎全由中子构成的极其致密的核。恒星的外层物质持续内落，撞到坚硬的核心便会以上万千米每秒的速度往外反弹，并释放出巨额能量，致使恒星亮度陡增。这一过程会持续几个月，然后其亮度按某种规律逐渐下降，爆发抛出的残余物渐渐扩散成一个星云。

SN1987A是典型的Ⅱ型超新星，其位置与一颗视星等为12等、名为SK69202的蓝超巨星相符。SK69202的质量接近太阳的20倍，半径为太阳的50倍，光度为太阳的9.5万倍。随着超新星的爆发，SK69202消失了，这表明它正是SN1987A的前身。

各国天文学家获悉这一发现，马上动用所有观测手段记录跟踪SN1987A的状况和演变过程，包括使用光学、红外、紫外、射电、X射线、γ射线等波段的望远镜和引力波观测设备。

事后查明，在SN1987A爆发的前一天，人们记录到了来自大麦云的中微子突增现象，持续时间约12秒。特别值得一提的是日本物理学家小柴昌俊的团队凭借“神冈二号探测器”探测到其中的11个中微子，由此取得的研究成果是小柴昌俊荣获2002年诺贝尔物理学奖的重要原因。这是人类首次探测到太阳系外的中微子，开创了宇宙中微子天文学的新纪元。

这次SN1987A中微子突增，比在可见光波段观测到它早了22个小时。造成这种时间差的原因在于中微子几乎直接来自其前身星的坍缩核，电磁波信号却是在通过超新星外围包层的过程中逐渐往外转移扩散的。SN1987A的中微子流量恰与中子星形成理论所预期的量级相同，为检验恒星演化理论提供了有力的证据。这次观测连同所测得的中微子能量，为中微子定出的静止质量上限为20电子伏。

超新星爆发的初始阶段，具有特别重要的科学研究价值，因此中微子“报信”带来的时间提前量就特别宝贵。当初的“神冈二号探测器实验”如今已经升级换代为“超级神冈中微子探测实验”。新的超新星预警系统性能可嘉：如果探测器接受到大量中微子，它搭载的名为SNWatch的多方合作提示系统就会在5分钟内自动向各方天文学家发出警示，并通报这起事件的天球坐标；提示系统的后续升级还将使预警时间缩短到仅需1分钟。

在本期专稿“超新星爆发：天文学的科研宝库”一文中，还介绍了与此相关的其他工作。毕竟，SN1987A这类事件百年难遇。谁知道哪一天又会冒出一个新的“SN1987A”呢？科学家们如今已经做好准备，制定各种预案，欢迎它随时光临。