王玉琴

近日，一條“天文學(xué)家觀測(cè)到有史以來最強(qiáng)超新星爆發(fā)”的新聞，震撼世界天文圈。這顆名為ASASSN-15lh的天體，距離地球38億光年，最高光度超過5700億個(gè)太陽，亮度相當(dāng)于整個(gè)銀河系千億顆恒星總光度的20倍。這是迄今為止人類記錄到的最強(qiáng)“超新星”。它由34歲的中國(guó)人東蘇勃最早發(fā)現(xiàn)，2016年1月15日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志刊登了這一研究，東蘇勃是論文第一作者。他到底是一個(gè)什么樣的“天文奇才”？

入選中組部“千人計(jì)劃（青年項(xiàng)目）”

東蘇勃，出生在河北石家莊市一個(gè)知識(shí)分子家庭。也許是因聽多了“嫦娥奔月”“女媧補(bǔ)天”和西游記之類的神話，小時(shí)候他就對(duì)“天上到底有什么”充滿好奇。從小學(xué)到中學(xué)，他都是天文愛好者。

上大學(xué)時(shí)，東蘇勃的高考分?jǐn)?shù)很高，成績(jī)?cè)诎嗬锩星懊０凑f完全可以考慮清華大學(xué)、北京大學(xué)，父母希望他報(bào)考工程學(xué)等熱門專業(yè)，但因?yàn)橄矚g天文學(xué)，東蘇勃最終選擇了南京大學(xué)天文系。

東蘇勃本科畢業(yè)后，以全額獎(jiǎng)學(xué)金就讀于美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)，并一直讀到博士。其研究方向是太陽系外行星、微引力透鏡、動(dòng)力學(xué)、超新星及時(shí)域天文學(xué)。之后，他又在愛因斯坦曾經(jīng)工作過的美國(guó)普林斯頓高等研究所做博士后。

2014年，32歲的東蘇勃入選中組部“千人計(jì)劃（青年項(xiàng)目）”，來到北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所擔(dān)任研究員，博士生導(dǎo)師。

2014年底，應(yīng)美國(guó)方面邀請(qǐng)，東蘇勃正式加入“ASAS-SN”（全天自動(dòng)超新星搜索），這是一個(gè)由美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)牽頭的國(guó)際合作項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2014年5月開始對(duì)整個(gè)夜空進(jìn)行頻繁搜索，旨在搜尋突然變亮的、主要包括超新星的“暫現(xiàn)天體”。他們?cè)谙耐暮椭抢饔幸粋€(gè)臺(tái)址。2015年，世界上明亮超新星60%都是“ASAS-SN”首先發(fā)現(xiàn)的。

發(fā)現(xiàn)比5700億個(gè)太陽還亮的“超新星”

2015年6月14日晚，設(shè)在智利安第斯山脈托洛洛山頂上的由兩架14厘米口徑的小望遠(yuǎn)鏡，正在持續(xù)不斷地自動(dòng)對(duì)夜空進(jìn)行拍照，忽然，一顆從未見過的、非常奇怪的天體被鏡頭“捕捉”。它位于印第安座與杜鵑座的邊界處，赤經(jīng)22時(shí)2分15.45秒，赤緯-61度39分34.64秒。

發(fā)現(xiàn)這一情況后，當(dāng)天，東蘇勃與同事將有關(guān)訊息立刻向全球公開。緊接著，中國(guó)、俄羅斯、南非、英國(guó)等許多國(guó)家的諸多大型望遠(yuǎn)鏡，以及美國(guó)NASA的“雨燕”太空望遠(yuǎn)鏡隨即開始后續(xù)觀測(cè)。

在這顆被命名為“ASASSN-15h”的神秘星球發(fā)現(xiàn)一周后，6月21日，東蘇勃在美國(guó)卡內(nèi)基天文臺(tái)的合作者，利用位于智利的2.5米杜邦望遠(yuǎn)鏡拍攝到了它的第一條譜線。令人驚訝的是，其譜線卻遠(yuǎn)異于“ASAS-SN”已發(fā)現(xiàn)的200多顆超新星，這令團(tuán)隊(duì)的天文學(xué)家們起初感到非常驚訝與困惑。

在與同事討論后，東蘇勃突然意識(shí)到ASASSN-15lh可能屬于極亮型超新星。根據(jù)他的推測(cè)，若這顆神秘星球距離我們38億光年遠(yuǎn)，它最突出的譜線特征，與2010年發(fā)現(xiàn)的一顆極亮超新星的光譜極為匹配。

如果這個(gè)推斷是正確的，就應(yīng)該可以在特定波長(zhǎng)上，看到超新星光線穿過宿主星系中氣體產(chǎn)生的吸收譜線。而預(yù)期中的特征吸收譜線波長(zhǎng)較短，需要利用覆蓋足夠藍(lán)端光譜的儀器才能觀測(cè)到。

2015年7月1日北京時(shí)間凌晨2點(diǎn)，10米口徑的“南非巨型望遠(yuǎn)鏡”（SALT）成功拍攝到了所需光譜，此前東蘇勃的推斷，竟神話般得到證實(shí)?？梢哉f，這是個(gè)驚天動(dòng)地的新發(fā)現(xiàn)！

“當(dāng)看到南非望遠(yuǎn)鏡拍攝的光譜，并意識(shí)到我們發(fā)現(xiàn)了史上最強(qiáng)的超新星爆發(fā)，我興奮得徹夜難眠?！彼f，后續(xù)的觀測(cè)進(jìn)一步印證了這顆遙遠(yuǎn)天體的特性，與以往發(fā)現(xiàn)的所謂的貧氫極亮型超新星有諸多關(guān)鍵的共同之處。這些劇烈的爆發(fā)產(chǎn)生的拋射物中，探測(cè)不到宇宙中最為豐富的氫元素的跡象。

光譜證實(shí)，這個(gè)天體發(fā)出的藍(lán)光在抵達(dá)地球之前已經(jīng)傳播了28億年了。光譜中還缺乏氫元素的特征，這意味著恒星在爆發(fā)之前已經(jīng)通過星風(fēng)損失了富氫的外包層。

東蘇勃說，這個(gè)天體看上去是超亮超新星的一員，但非常罕見，其光度比“普通”超新星要亮得多，體積更大，溫度更高。

具體點(diǎn)說，“這顆超新星最高光度比太陽強(qiáng)5700億倍——如果這個(gè)數(shù)據(jù)不能讓人感到震撼，那么想想銀河系，這個(gè)亮度相當(dāng)于整個(gè)銀河系千億顆恒星總光度的20倍！”

天文界“牛人”，是個(gè)科幻迷

2016年1月15日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志，全文刊登了中國(guó)科學(xué)家東蘇勃的這一研究，他是論文第一作者。緊接著，一條“天文學(xué)家觀測(cè)到有史以來最強(qiáng)超新星爆發(fā)”的新聞，先后被新華社、中央人民廣播電臺(tái)、BBC、美聯(lián)社等全球知名媒體紛紛報(bào)道，震撼世界天文圈。

“這顆異常明亮的超新星不僅刷新了觀測(cè)記錄，也帶來許多謎團(tuán)。它的許多獨(dú)特之處尚待研究?！睎|蘇勃說，“哈勃望遠(yuǎn)鏡將在今年2月份觀測(cè)ASASSN-15lh。我們將利用哈勃無與倫比的分辨率精確定出該超新星在星系中的位置，可為研究其爆發(fā)的環(huán)境和機(jī)制提供重要線索?！?/p>

東蘇勃認(rèn)為，隨著超新星逐漸變暗，后續(xù)觀測(cè)將可以更好地研究宿主星系，這對(duì)理解貧氫極亮型超新星的爆發(fā)環(huán)境有重要意義。

其實(shí)截至目前，人類已經(jīng)記錄了上萬顆超新星爆發(fā)，其中最常見的類別就是Ia型。而在2000多年前，中國(guó)的天文學(xué)家就在《后漢書》中，記載了人類史上最早觀測(cè)到的一次超新星爆發(fā)。而東蘇勃發(fā)現(xiàn)的這顆超新星更是震驚了天文學(xué)界——其爆發(fā)強(qiáng)度超過了Ia型超新星約200倍，這是迄今為止人類記錄到的最強(qiáng)“超新星”！

媒體評(píng)論說，東蘇勃取得如此豐碩的科研成就，不僅為國(guó)爭(zhēng)了光，在天文學(xué)史上更具有里程碑式的意義。超新星作為多種恒星生命的最后歸宿，可用于檢驗(yàn)當(dāng)前的恒星演化理論。它的發(fā)現(xiàn)有望為天文學(xué)家揭開極亮型超新星的爆發(fā)之謎提供重要線索。此項(xiàng)極端超新星的發(fā)現(xiàn)，也是我國(guó)科學(xué)家在時(shí)域天文學(xué)領(lǐng)域取得的一項(xiàng)碩果。

2015年，劉慈欣的科幻小說《三體》，獲得被稱為“科幻文學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)”的雨果獎(jiǎng)，其實(shí)東蘇勃對(duì)它非常喜歡而且閱讀多遍。他說，《三體》系列中對(duì)計(jì)算機(jī)、物理學(xué)等方面提出了令人心潮澎湃的大膽幻想，其中的很多科學(xué)假想是有著非常強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)的。

比如，太空電梯是《三體》小說中的關(guān)鍵技術(shù)之一，讓人類進(jìn)入天空的成本大大降低。東蘇勃說，劉慈欣在小說中描述的太空電梯很真實(shí)，不是虛擬出來的，就像是一個(gè)海上鉆井平臺(tái)。而在現(xiàn)實(shí)中，美國(guó)正鼓勵(lì)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)太空電梯；在太空電梯使用的纜繩材料方面，清華大學(xué)一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制作出一個(gè)2.3米長(zhǎng)的碳納米管，非常了不起。

那么應(yīng)該如何建造太空電梯呢？東蘇勃認(rèn)為，要確保太空電梯相對(duì)地面不發(fā)生漂移，只能一端建在赤道上，另一端連接同步軌道衛(wèi)星。由于細(xì)長(zhǎng)物體的抗壓能力遠(yuǎn)小于抗拉能力，為了防止太空電梯的纜繩被自重壓垮，他說：“太空電梯并不是從赤道一直建造到離地球三萬六千公里（同步軌道衛(wèi)星軌道高度）的宇宙空間就完事了，而是在那個(gè)點(diǎn)要再往徑向延伸，讓一個(gè)重錘拉著它，保持碳納米管電梯的纜繩始終是繃直的狀態(tài)?！?/p>

如今，看到科幻迷和天文愛好者越來越多，東蘇勃非常高興，他希望大家關(guān)注地球外的家園，共同探索神秘外太空的科學(xué)奧秘。

名詞解釋

什么是“超新星”

超新星（恒星演化過程中的一個(gè)階段）爆發(fā)是某些恒星在演化接近末期時(shí)經(jīng)歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸度極其明亮，在爆炸過程中所突發(fā)的電磁輻射經(jīng)常能夠照亮其所在的整個(gè)星系，并可持續(xù)幾周至幾個(gè)月（一般最多是兩個(gè)月）才會(huì)逐漸衰減變?yōu)椴豢梢?。在這段時(shí)間內(nèi)一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相媲美。恒星通過爆炸會(huì)將其大部分甚至幾乎所有物質(zhì)以可高至十分之一光速的速度向外拋散，并向周圍的星際物質(zhì)輻射激波。這種激波會(huì)導(dǎo)致形成一個(gè)膨脹的氣體和塵埃構(gòu)成的殼狀結(jié)構(gòu)，這被稱作超新星遺跡。

2016年1月，中國(guó)科學(xué)家觀測(cè)到最強(qiáng)超新星，系太陽亮度5700億倍。

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