史上最亮超新星,地球能否承受这等光辉?

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(Amelia/编译)从将近四十亿光年外看去,人类已知最亮的超新星和别的超新星并没有什么不一样。去年,位于俄亥俄州ASASSN网络的自动望远镜观察到了一个遥远星系,一团桃红色的斑点。在2015年6月,整个星系不见了:它的所有星星的光芒都在一个刺目蓝色光点的照耀下黯然失色。

2016年,《科学》(Science)期刊发表了对此次事件余波的观察报告。这次名为ASASSN-15lh的新近爆炸比寻常的超新星要亮上数百倍,并比此前的亮度纪录保持者还要亮上两到三倍。也就是说,它自创了一个亮度等级。

ASASSN-15lh的艺术想象图。在距离超新星爆发一万光年外的地外行星上,ASASSN-15lh是天空中一个刺目的光点。图片来源:Scientific America

“如果你走出门外,看到一个一米八的人身边站着一个一千八百米高的人时,你一定会注意到他,”来自俄亥俄州立大学的小组成员托德•汤普森(Todd Thompson)说,“然后你就会开始怀疑那个一千八百米高的家伙到底是不是人类。”

从去年六月开始,这颗超新星的亮度就从未低于过整个银河系群星加起来的总瓦数。平均每一周,这个正在冷却中的闪耀碎片所释放出的能量,就比我们的太阳从古至今释放过的能量总和还多。如果它离我们不是如此遥远,我们就能近距离欣赏到这最高级别的自然焰火秀了。

那我们就把镜头拉近一些吧。

远在天边的罕见亮星

天文学家常用秒差距做单位。一秒差距等于三又四分之一光年,比我们的太阳到半人马座阿尔法星(离我们最近的恒星)的距离稍短一点。在距离我们一千个秒差距之处,超新星看起来只会比满月稍亮一点,尽管它会释放出比月光蓝得多的幽异光芒。

如果找到小犬座中最亮的恒星南河三(小犬座α,仍然比半人马座阿尔法星和小天狼星这样的恒星远得多),让我们的超新星取代它的位置,超新星的光芒就会让白天的太阳相形见绌。所以让我们选择一个人类幸存边缘的居中位置吧:距我们12秒差距,正好是韩索罗穿越极速走私路线所需要的距离。夜空中第四明亮的微红色的大角星,离我们大概就这么远。

ASASSN-15lh位于38亿光年外的印第安座。图片来源:skyandtelescope.com

先说在前面:普通的超新星就已经很罕见了,在广袤的银河系,每一百年左右,只有一颗巨型恒星倾其所有。超亮级的超新星还要少一些。而这次爆发,无论它是什么,一定更为罕见。

罕见并不代表不可能出现。1996年,研究生布莱恩·菲尔兹(Brian Fields)和他的导师列出了超新星爆发时射向宇宙、可能在地球上找到的放射性元素。他们推测,一颗近到足以留下痕迹的超新星,同样足以对生命产生严重威胁。

“如果我们走运的话,就能将其与生命大灭绝事件联系起来。”现已在伊利诺伊大学供职的菲尔兹说,“对我们的领域而言,寻找这样的联系就像是圣杯。”

地球上的生命是幸运的,没有任何化石证据显示近期曾发生过由超新星引起的大灭绝事件。但在1998年,德国的深海研究者在海底发现了一层“活”着的铁同位素,还在衰变中,他们立刻通知了菲尔茨。在十多年的跟进工作后,现在,菲尔兹认为这些铁来源于一场发生在近两三百万年中、几十秒差距之内的爆炸案。

如果超亮超新星在我们的后院爆发

现在,考虑一下如果ASASSN-15lh发生在大角星那么近(12秒差距)的位置会怎么样吧。在我们发现任何异常情况前的几个小时内,位于地底的探测器就会开始接收到中微子:这些微小的、不稳定的粒子,将困在正在陨灭的恒星的坚硬内核和大气层之间的绝大部分能量带走。光从这里逃走还得费些功夫,但中微子能轻易脱离,以刚好低于光速的速度行进。

光子则紧随其后。超新星会是我们天空之上的一个令人目盲的亮点,如同一颗小型的危险太阳。说它危险,是因为除了可见光外,这颗爆发的恒星还会将X光线、伽马射线和紫外线一股脑抛向地球的大气层,摧毁地球的臭氧层。

每一个由阳光供养的生态圈——也就是几乎所有的生态圈,除了位于深海的火山口——都会在臭氧层愈合之前,忍受长达数十年的痛苦煎熬。“如果你是一只小动物,你不可能在身上抹防晒霜,”菲尔兹说。这很有可能引发大灭绝事件。研究人员们估计,普通超新星爆发时,光是硬性辐射一项就能将杀伤范围扩展到10个秒差距左右。

令人惊讶的是, 关于ASASSN-15lh的超级亮度是否会让它的死亡半径比一般超新星爆炸更大,答案并不明确。但我们已经有了一些线索。比如说,ASASSN-15lh非常蓝,据此推测,它可以放射出大量紫外线。仅仅根据ASASSN-15lh超出一般的光亮,汤普森估计,它的杀伤范围就可能达到三百秒差距之远。

但另一种推断认为,它那近乎疯狂的亮度实际上可能会让它的危险系数降低。或许,它之所以会在可见光波长上放射出如此巨大的光亮,是因为它扩张的尘埃云捕获了有害的X射线和紫外线光子,并将它们转化成了更加显眼、但实际危险程度更低的可见光。“它如此明亮,可能是因为它挡住了更为有害的射线。”堪萨斯大学的物理学家艾德里安•梅勒(Adrian Melott)说。他认为,近地的超新星爆炸甚至可能在地球的“五次大灭绝”之一中扮演过重要角色。

梅勒还说,超新星可能会使动物睡眠紊乱。它那无法抵御的蓝光会在夜空中闪耀,就像一块引人失眠的电脑屏幕一样。

即使人类侥幸存活,我们也不得不在接下来的许多世代见证它的余波。超新星的光芒消散几百或几千年后,类似蟹状星云的天体会逐渐笼罩天空。

蟹状星云是超新星的遗迹;爆发发生后,它会继续笼罩天空。图片来源:The Atlantic

但我们大概根本不能幸免。当这场爆发终于对我们迎头暴击时,我们的太阳会尽其所能地保护我们。太阳也会放射出自己的太阳风,就像保护性气泡一样横亘在太阳系和星际空间之间,使满载能量的外来粒子转向。但面对超新星时,太阳周围的这圈保护性气泡会发生萎缩,让远日行星直接暴露在宇宙射线的枪林弹雨下。就算地球还位于气泡之中,未被磁化的尘埃颗粒也会悄然穿过,抛洒出陨石铁,就像菲尔兹找到的那些标本一样。

这之后的成百上千年里,我们将会置身于一片热气的海洋之中,被困住的宇宙射线沿着磁力线蜿蜒环绕,持续攻击臭氧层,直到这骇人热气的最后一缕也飘散进虚无时,我们的生物圈才得以收拾残余。

这些前景都十分黑暗,但无需担心:ASASSN-15lh非常非常遥远,而超新星爆炸又极其罕见,“我们知道最近的超级恒星在哪里,”菲尔兹说,“所以观察它们会很有趣,那是绝美的焰火,且无需害怕。”

但对任何位于ASASSN-15lh爆炸半径范围内的有生命行星和智慧生命来说,它却是比焰火可怕得多的存在。“那对他们是非常糟糕的一天。”菲尔兹说。(编辑:Ent)

编译来源

http://www.theatlantic.com/science/archive/2016/01/rare-supernova-crab-nebula/424125/, The Atlantic

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