超新星SN 1987A（上）：一段歷史

2021 年 05 月 05 日2021 年 04 月 12 日 CASE PRESS 天文史, 超新星SN 1987A

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在一個風大的夜晚，一名研究生發現了一顆在數小時內突然出現的亮星。這顆星就是近代天文觀測最重要的事件：超新星SN 1987A。這並不是第一顆被發現的超新星，但卻是現代最亮、發現時間點最早、帶來最豐碩研究成果的一顆。近年來的觀測又有新的突破。在介紹科學成果之前，本文帶大家重回1987年的智利，重新回顧這歷史性的一刻。

撰文｜許世穎

1987年2月24日7點35分（UTC），世界上有三台微中子觀測站同時偵測到了「超大量」的反微中子訊號：日本的神岡微中子探測器II代（Kamiokande II）、美國的IMB偵測器（Irvine–Michigan–Brookhaven detector）以及俄羅斯的BNO（Baksan Neutrino Observatory）。微中子不帶電，是最難被偵測到的粒子之一。天文學家們過一段時間後分析資料才發現這些微中子，當下並不知道有這麼多微中子通過地球。然而這些微中子卻為近代天文學最重要的觀測事件之一揭開了序幕。 [2]

（延伸閱讀：在地底深處一窺太陽發光之謎）

伊恩．謝爾頓（Ian Shelton）當時是加拿大多倫多大學（University of Toronto）的研究生。多倫多大學在智利的拉斯坎帕納斯天文台設置了望遠鏡（圖1），謝爾頓當時的工作就是常駐在智利的天文台這邊、負責維護望遠鏡、並且訓練那些前來使用望遠鏡的人。雖然常駐在智利這裡聽起來很孤單無趣，不過這份工作的好處就是可以在沒有人來借用的時候，盡情地利用天文台的資源、做自己想要的觀測。[3]

謝爾頓當時花了些時間修復了一支已經10年沒有人使用的望遠鏡，打算用來做一些自己的研究。1987年2月24日，那是個風大的夜晚。謝爾頓抵達望遠鏡站後，先是想辦法開啟故障打不開的觀測窗口。好不容易打開之後、他將望遠鏡對著大麥哲倫星雲拍攝。三個小時過去了，突然一陣狂風吹來、將窗口再次關上，謝爾頓轉念決定提早結束當晚的觀測。他著手檢查已經拍攝好的照片板、突然發現有些照片接近中央的地方，出現了一顆本來不應該存在的5等亮星。而在當晚早些時刻的照片板中，原先的位置是一顆較暗的16等星。這表示那顆星在當晚的某個時刻之後突然變得超級亮、亮了600多倍（圖2）！5等星已經是肉眼可以看到的程度了，他立刻衝到門外定睛一看，果真在天上有一顆突然出現的5等亮星！他馬上狂奔到旁邊其他望遠鏡的觀測室內、告訴同事們他的發現。另一名天文學家貝瑞．馬多（Barry Madore）聽完敘述之後，判斷這應該是一顆超新星（Supernova）。當場的另一名天文學家奧斯卡．杜阿爾德（Oscar Duhalde）也表示自己剛剛看到了一顆新的亮星。三人到外面再次用自己的眼睛確認這顆星真的存在。他們知道，這顆超新星即將在天文學界引起新的波瀾。 [5]

AAT 50. The location of Supernova 1987A, before and after the explosion
Credit:"© Anglo-Australian Observatory" and (optionally) "Photograph by David Malin"

超新星

超新星是恆星演化後期的其中一種變化型態。大質量恆星演化到了最後，就有機會產生大爆炸、形成超新星。觀測超新星能讓我們對於恆星演化更加理解，在過去的觀測史上，超新星爆炸相對少見。據推測，最早的一次超新星觀測記錄發生在西元185年（東漢中平二年），紀錄在中國的《後漢書．天文志》裡。前一次如此耀眼的超新星爆炸的觀測是克卜勒在1604年所觀測到的（圖3），視星等有-2.5等。然而超新星的現代理論架構要到20世紀才出現，不管理論模型再怎麼發達，都需要好的觀測結果來證實。400年來雖然有零星幾個超新星爆炸事件，但大多距離遙遠，觀測效果有限。1987年來了一顆爆炸後不久就立刻就被發現、距離相對近、爆炸能量又強的超新星出現了！對它的觀測將可以讓人類對天文的理解邁進一大步。 [7][8]

在天文學界如果有任何的新發現，必須要回報給國際天文聯合會（International Astronomical Union，簡稱IAU）正式紀錄，而且第一個回報的才能算是發現者。可是1987年2月在拉斯坎帕納斯天文台的現場，沒有一個人知道該如何回報新發現給國際天文聯合會。謝爾頓在翻閱天文台內的許多書籍、期刊之後，好不容易在雜誌上找到了教學。他打給位於美國麻州的國際天文聯合會辦公室半晌卻沒人接聽。一夥人只好開車到100公里以外的小鎮發電報，這才終於將這個天大的消息傳遞到全球的天文學家手中。他們仍然是第一組回報的團隊、成為了這個歷史性時刻的見證人。順帶一提，現在國際天文聯合會的網頁已經有回報新發現的教學了，讀者們不妨去看看，以備不時之需：How to Report a Discovery。[5][10][11]

其實除了在智利的謝爾頓一夥人以外，當天在澳洲也有另外一個人發現了這顆超新星。愛爾伯特·瓊斯（Albert Jones）是個業餘的天文學家。雖然說是業餘的天文學家，但他一生親眼觀測過的星星甚至遠遠多過大多數的專業天文學者。在他43歲那年他成了史上第6位做出10萬次變星觀測的人，到了84歲甚至達成10萬次觀測的成就，成為史上第一人。從他與望遠鏡的合影中可以看到他對於天文觀測的熱愛（圖4）。1987那年他67歲，人在紐西蘭觀測大麥哲倫星雲的變星，就這樣碰巧看到了這顆突如其來的亮星。發現後不久雲層遮住了星光，他立刻告知了在其他地方的觀測者，希望其他人能把握機會觀測。而後在撥雲見星後，他又持續觀測了4小時。他的紀錄成為了SN 1987A最初期發展的重要資料。這位觀測界的傳奇在2013年離世。哲人日已遠，典型在夙昔[3][12]。

圖4：已故觀測家愛爾伯特·瓊斯（Albert Jones，1920-2013）。圖片來源：[13]

參考資料：

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