1987年，一颗恒星变成了超新星。它现在在哪里？

1987年2月23日，地球时间，一颗大质量恒星在世界天文学家面前爆炸，在银河系门口的卫星星系大麦哲伦星云上散落着光带和光环。今天，一个三分之二光年宽的烟圈标志着那部分天空：几乎相当于19个太阳的炽热星体，其中一些仍然具有放射性，仍在向外扩散到宇宙中，并被人类使用哈勃太空望远镜等仪器勤奋地追踪。

但在过去33年的所有这些观测中，明显缺失了这颗爆炸的恒星核心的任何迹象，这是这场宇宙灾难的恶魔种子。它变成黑洞了吗？一颗被称为中子星的致密金块？恒星的核心是不是就这么消失了？没人知道。

去年秋天，由威尔士加的夫大学的菲尔·西根(Phil Cigan)和松浦美子(Mikako Matsuura)领导的射电天文学家团队声称，在这颗超新星的残骸中发现了他们所说的“一团”尘埃，发出的能量几乎是我们太阳的100倍。这颗已故恒星缺失的核心，一种被称为中子星的巨大超热物质，会不会就藏在那里呢？

今年5月，由墨西哥国立自治大学的丹尼·佩奇(Dany Page)领导的第二个理论家团队得出结论，答案可能是肯定的。他估计，爆炸留下的中子星现在将达到200万至400万开尔文(Kelvin)，足够轻松地加热这个斑点。

松浦晃一郎博士说：“我们非常惊讶地看到超新星遗迹中厚厚的尘埃云形成了这个温暖的斑点。”研究小组用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)发现了这一点，这是一种位于智利阿塔卡马沙漠的由66个射电望远镜组成的阵列。她说：“云中一定有什么东西加热了尘埃，让它闪闪发光。”

如果那个热源被证明是一颗中子星，这将是迄今为止发现的自然界最极端的创造之一的最年轻的例子。中子星是宇宙中最密集、最稳定的物质构型-通常质量是太阳的一半，压缩成波士顿大小的球体。想象一下整个珠穆朗玛峰都缩成了一茶匙。任何更多的质量落在中子星上都可能使其陷入黑洞的无穷无尽的坍塌。

旋转和磁化的中子星可以产生被称为脉冲星的灯塔状的射电闪光。没有人确切地知道它们是如何构造的。研究中子星的演化可以让物理学家深入了解物质的极端行为。当然，这也证实了天文学家长期持有的关于恒星死亡后会发生什么的观点。

“中子星的行为完全符合我们的预期，”纽约石溪大学(Stony Brook University)天体物理学家、佩奇博士研究小组成员詹姆斯·拉蒂默(James Lattimer)说。

研究小组在“天体物理杂志”上发表了两篇论文，最近一次是在7月30日。

天体物理学家对这份报告反应谨慎但热情，他们指出，问题中的中子星仍然是看不见的，至少在目前的技术下是这样。他们还怀念1987年的爆炸，这是他们职业生涯中的一件开创性事件。

普林斯顿大学的亚当·伯罗斯说：“我们一直在等待这样的事情。”他不是这两个团队的成员，但已经研究这颗超新星30年了。

“我研究SN1987A已经有半辈子了，”现在加州帕洛阿尔托的戈登和贝蒂·摩尔基金会(Gordon And Betty Moore Foundation)工作的超新星专家罗伯特·基什纳(Robert Kirshner)说。

芝加哥大学的天体物理学家丹尼尔·霍尔茨(Daniel Holz)称这一新发现“有点像是走了一半”。他说，天文学家已经看到了一些发光的东西，但“一群理论家说‘我们认为它可能形成了一颗中子星’是一回事，而当天文学家真正找到证据证明那里确实存在一颗中子星时，就完全是另一回事了。”

众所周知，超新星1987A是数百年来最接近地球的超新星；大麦哲伦星云距离地球只有16.8万光年。天文学家很快将其诊断为II型超新星，由一颗大质量恒星坍塌引起。(另一种超新星，IA型，是被称为白矮星的恒星灰烬摧毁的结果，已经被用作宇宙距离标志。)。

基什内尔博士说，在1987年初夏的巅峰时期，这颗超新星释放出的能量相当于2.5亿个太阳的能量，在这个距离上，它的亮度几乎和北斗七星上的星星一样清晰可见，几乎和北斗七星一样亮。基什纳在智利当天文学家时曾用肉眼看到过它。

“但是非常红！”他在一封电子邮件中写道。“我仍然记得”大麦哲伦星云中的那个感叹号。

根据天文学家的说法，一颗耗尽燃料并死亡的恒星有三种可能的命运。根据其初始质量和其他组成细节的不同，它可能最终会变成一种叫做白矮星的炽热、致密的煤渣，也可能会变成一颗更热、更致密的中子星，或者是一个黑洞。

爆炸的恒星随后被确认为一颗巨大的蓝色恒星，名为Sanduleak-69°202，它很快就从天空中消失了。在它的鼎盛时期，它的质量大约是太阳的19倍，这使得它处于天文学家认为应该产生中子星的范围内。

随后的一项发现强化了这一信念，即在超新星被发现的两三个小时前，由20多个被称为中微子的轻量级亚原子粒子组成的脉冲溅射到了地球上的粒子探测器上。来自地狱内部的信使们在逃离坍塌恒星的过程中超越了可见光。

“中微子确实是超新星和中子星过程的关键，”布伦斯博士说。

他指出，当像这样的大质量恒星经历热核自焚时，它会形成由氦、氧、碳和其他新产生的元素组成的洋葱皮层。中心是不断增长的铁核心，铁是最稳定的元素。当它达到被称为钱德拉塞卡极限的极限时，原子力不再能支撑它的重量，它就会内爆，然后反弹，留下一颗炽热、致密的中子星。

一股冲击波在洋葱层中激起涟漪。伴随它的是大量的中微子，这些中微子是由崩塌的能量产生的，并由吸收性加热为其提供动力。事实上，超新星高达99%的能量进入了这些粒子，并进入了宇宙。

中微子以其穿过固体铅的可怕能力而闻名，就像月光穿过玻璃一样，但即使是中微子也很难逃离密集的原中子星的核心。天文学家认为，正是中微子提供的能量提供了将恒星炸开的力量。伯罗斯博士说，如果中微子不能以足够快的速度出现，不足以加热爆炸，超新星很可能会熄灭，新诞生的中子星将坍塌成黑洞。

在SN1987A的情况下，他们确实逃脱了。基什纳博士说，“人们非常肯定，一颗中子星是由核心坍塌时看到的中微子发出的尖叫声形成的。”“但ALMA的结果是第一个表明那里可能真的有什么东西的迹象-在这种情况下，加热了靠近中心的斑点的尘埃。”

佩奇博士说，坍塌成黑洞也可能产生中微子：“当恒星坠入黑洞时，这将是一个非常短的信号，不到一秒。”但是，他指出，来自SN1987A的脉冲持续了大约10秒。“所以它需要一些原中子星在那里存活至少10秒。”

他说，如果有很多物质落在恒星上，这颗恒星后来可能会变成黑洞，但超新星是如此强烈的爆炸表明，这种情况并没有发生。因此，中子星应该幸存了下来。

2015年7月，松浦博士和她的同事们用ALMA以超高分辨率搜索超新星遗迹。他们在报告中写道：“我们发现喷出物中的尘埃排放是成团的，而且是不对称的。”

被怀疑藏匿着中子星的温球位于一个被研究小组称为“钥匙孔”的特别密集的区域，在那里它的分子发射几乎检测不到。他们报告说，这个斑点的辐射温度为35开尔文-仅比绝对零度高35摄氏度-而周围环境只有20开尔文。

天文学家已经将这个钥匙孔作为中子星的可能位置(如果它存在的话)。超新星是不对称的，喷出的物质在一个方向上比在另一个方向上飞得更多，导致核心剩下的任何东西都以每秒数百英里的速度向相反的方向反冲。松浦晃一郎说，核心现在已经从爆炸的原始地点移动了大约十分之一光年。

天文学家将如何最终得出是否真的存在中子星的结论呢？佩奇博士说，如果它变成脉冲星，就会发出无线电波。如果不是，它可能正在发射X射线，最终可能会被钱德拉X射线天文台看到。

“在这两种情况下，你都需要运气才能在残余物上留下一个小洞，让辐射通过，”他说--或者再等几十年，让灰尘和气体从钥匙孔中散开。

松浦晃一郎说，她最初并不是在试图寻找中子星。“SN1987A爆炸时我还是个女学生，”她在一封电子邮件中说。

佩奇博士在一封电子邮件中说，当时佩奇博士是一名研究生，这一事件促使他成为一名天文学家。他将其比作“现代圣杯”--毕竟，这样的爆炸创造了构成地球和我们身体的原子。

但是，他补充说，即使在他成为一名专业天文学家之后，他解决这个难题的手段也是有限的。“我是一个理论家，我只是在等待观察者发现第一个迹象，总有一天，”他说。