苦等37年后，天文学家终于看清了17万光年外神秘天体的真面目

韦伯确认超新星SN1987A留下的是中子星。

韦伯望远镜拍摄的超新星SN1987A。NASA / ESA / CSA

《科学》杂志22日发表的一篇论文称，在詹姆斯·韦伯空间望远镜的帮助下，天文学家终于找到了他们苦寻37年之久的神秘天体。

1987年，天文学家发现在距离地球17万光年远的大麦哲伦云中，出现了一颗超新星。这颗被命名为SN1987A的超新星是一颗质量大约相当于8至10个太阳的大质量恒星爆发的产物。

天文学家注意到，SN1987A爆发产生的中微子如幽灵般掠过地球，而随后到来的便是明亮的闪光。SN1987A被确认为近400年来出现的距地球最近，也是夜空中最明亮的超新星。

超新星爆发会将大量恒星锻造的元素如碳、氧、硅和铁等散布到周边的宇宙空间中。这些元素会成为孕育下一代恒星和行星的材料，甚至可以构成组建生命所需的分子。

而与此同时，超新星爆发也会留下一个致密的内核残骸。这个残骸可能是中子星也可能是黑洞。由于1987A中心神秘天体被大量气体和尘埃遮蔽，37年来天文学家一直都不能确定，SN1987A留下的究竟是中子星还是黑洞。

理论上，根据SN1987A前身恒星的质量，天文学家相信它留下的应当是一颗中子星，但也不能排除它由于攫取了过多物质而变成黑洞的可能。

中子星是大质量恒星燃料耗尽后，由于核聚变终止，辐射压消失，内核在引力的作用下自我坍缩的产物。在恒星内核坍缩的过程中，其外层物质会被抛入宇宙空间，留下一个直径大约只相当于一个中等大小城市的内核残骸。内核残骸虽然小，但是其质量却可以相当于太阳的1至2倍——而这就是中子星。构成中子星的超流体是宇宙间已知密度最高的物质。

中子星因中子之间存在所谓的简并压而不致于进一步坍缩。但是这种量子效应并不总是能够克服因质量积累而带来的越来越强的引力。假如超新星内核残骸的质量超过极限，它就会进一步坍缩成更为极端的天体——黑洞。

天文学家之所以不能确认SN1987A制造出来的是中子星还是黑洞，是由于这个神秘的中心天体在攫取周围物质过程中产生的电磁辐射谱线不典型。SN1987A爆发后，其中心天体周围被总质量相当于0.5个太阳的浓密尘埃云所遮蔽。

而在拥有强大红外观测能力的韦伯望远镜面前，这些尘埃云变得几乎透明了。韦伯成功获得了来自SN1987A中心的氩元素、硫元素的发射线，并发现这些元素是以电离状态存在的。而根据研究人员的说法，只有由中子星产生的辐射才能将这两种元素电离。根据发射线数据，研究人员相信这颗中子星的亮度大约是太阳的十分之一。

但谜团并未全然解开。氩和硫被电离的原因可能有两种。一种是由高速自转的中子星将带电粒子加速到近光速，再由这些带电粒子与周边物质相互作用，使得这两种元素被电离；另一种是由表面温度在百万度以上的炽热中子星产生的紫外线和X射线，将这两种元素电离。

假如是第一种情形，那么存在于SN1987A中心的应该是一颗脉冲星（中子星的一种），且其周围应当存在一个脉冲风星云；而假如是第二种情形，那么意味着SN1987A留下的是一颗裸露的中子星，其表面是直接暴露在真空中的。而目前掌握的数据，尚还不足以对此加以区分。

哈勃和韦伯拍摄的SN1987A。哈勃 /JWST

参考
Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj5796