守候超新星

對于天文學家來說，1987年2月23日是一個非常值得紀念的日子。這一天，他們發現了一顆超新星。這就是超新星1987A，它出現在大麥哲倫星云內?，F在，科學家基本可以肯定，爆發之前的1987A是一顆藍超巨星，它有20個太陽的質量，光度是太陽的15倍，半徑有40個太陽那么大。1987A在爆發的短短幾個月里．釋放出了超過1億個太陽的能量，這使它擁有極為可觀的亮度，是400余年來最亮的一顆。它出現在美國《時代》雜志的封面上，成了當年最惹人注目的天體。

一往無前的中微子

最早把1987A爆發的消息報告給天文學家的不是天文望遠鏡，而是中微子探測儀。在美國和日本有兩個中微子探測儀，它們深埋在地下，里面儲藏著幾噸特制的水。1987年2月23日，它們的水箱中出現了一系列的閃光過程，在短短的13秒內，閃光出現了20次。這種閃光是亞原子粒子的閃光，它們擊中了水箱。這些亞原子粒子就是中微子。

于是粒子物理學家知道，一顆恒星死亡了，也就是說一顆超新星爆發了。他們很快把望遠鏡對準了天空，也很快找到了爆發的1987A。這是具有重要意義的13秒，是這些中微子首先看到了在遙遠地方的猛烈爆發。也正是在這個時刻，理論上的中微子物理學開始變得具有實際意義。

超新星本來很暗淡，我們看不到它們。但當它爆發的時候，那些碎片猛烈炸開，并在與其他星際物質的撞擊中發出強烈的光芒。只有這個時刻，我們才能看到它。但是，這些光是在爆發之后過一段時間才產生的，所以這些光子向我們報告這個消息的時候，速度慢了一步。

但是，中微子就不同了，它在爆發的時刻就能產生出來，所以它的誕生比光要早一步。

它們與爆炸的碎片一起向外界奔跑，它們與那些碎片激烈地撞擊著，但是這種撞擊毫無意義：中微子可以穿透那些碎片，大約10秒之后它們就可以脫離恒星，然后一往無前地向前，向我們報告超新星爆發的最新消息。

天文學家很想知道爆發的那個瞬間發生的事情。中微子就像是一個跑在最前面的哨兵，對這個問題報告得非常及時。當我們接到它的報告之后，也可以立刻知道爆炸的天體在什么位置，這樣再用光學望遠鏡去尋找，就可以盡量早一些時間看到超新星。這樣做，無疑對研究超新星的爆發過程極為有利。

等待超新星

現在，一大批的觀測設備已經就位，就等下一次的超新星出現了。全世界的中微子天文臺將探測由超新星產生的中微子。許多科學小組也時刻處于高度戒備狀態，這樣在下一次近距超新星出現時，天文學家就不會顯得手忙腳亂了。

我們對多數超新星的爆發幾乎是一無所知。每年在光學波段上發現的超新星有十幾個，但是它們的距離很遠，那么遠的距離會使我們接收到的中微子數量變得很少，即使是最好的探測器也無法探測到它們。就像超新星1987A，它在爆發的時候發射出的中微子有幾百億億個，但只有極其微量的打到兩個中微子探測器上。

所以，他們等待的是近距離的超新星，最好是銀河系的超新星，這樣可以讓他們從那不太遠的爆炸中得到更多的信息。對于近距離超新星爆發，我們需要等待30年才能遇到一次這樣的機會。30年的等待對于僅有10秒或者20秒的觀測數據而言，是相當漫長的。

對此，天文學家希望通過提高探測器的靈敏度來彌補這種不足。所幸的是，現在已經有了更靈敏的探測器，它可以使在相似的事件中記錄到的中微子數達到幾百個。

另一件武器

為了了解超新星爆發的整個過程，科學家還準備了另外一件武器，那就是引力波探測儀。

愛因斯坦的相對論預言，當大質量恒星的核燃料耗盡時，它就會爆發成為一顆超新星。當恒星中央的核聚變停止時，恒星的核心會在引力的作用下猛然向內坍縮。這一坍縮會造成星體的爆炸，恒星的外部包層會被拋出，并且釋放出巨大的能量。在這個過程中，它還會釋放出引力波，它的爆發會產生引力波輻射。引力波可以毫無阻礙地穿過高密物質，并且以光速傳播，甚至可以在中微子之前到達地球，告訴我們超新星爆發那個瞬間的訊息。這些訊息包括：恒星是如何爆發的?它是如何坍塌的?它的物質是如何被拋灑出來的?它甚至還可以告訴我們中微子是如何產生的。

在中國的歷史文獻中曾經記載了很多超新星爆發的記錄，但是，那個時候的觀測技術僅僅限于肉眼。進入20世紀，望遠鏡技術使觀測方法更進了一步，但是，這也僅僅限于光學?，F在科學家正在試圖尋找未來的超新星，從它們的周圍環境來考察它們是否有爆發的可能。目前，已經找到了幾個候選者。

建立這樣一個由新一代引力波探測儀和中微子探測儀聯合組成的超新星早期預警系統，可以大大方便對未來超新星的觀測當它們真正爆發的時候，我們就可以得到爆發全過程的完整資料，毫無疑問，這對建立完整的南新星爆發理論具有重要意義，也可以補充和完善現有的恒星理論。

引力波和中微子探測儀已經做好了準備，等待著超新星爆發的那個瞬間。

Sudbury中微子天文臺(SNO)由一個容納1000噸重水的丙烯球以及環繞在周圍的球形骨架組成，骨架上裝有9600個敏感的大型光電管。它上面有2千米厚的巖層來遮擋宇宙線而其周圍有7000噸超純凈的水來阻止其他形式的輻射。SNO自1999年起進行中微子觀測，2年后它證實了超級神岡的發現——中微子會改變味道，也就是會發生振蕩——這解決了數十年來困擾人們的中微子失蹤難題。

在解釋了太陽中微子失蹤問題之后，中微子仍舊可以告訴天文學家很多關于太陽本身的東西。畢竟，SNO所測量的太陽中微子振蕩雖然是革命性的，但卻只基于很小的一部分中微子——能量高于5MeV的那部分。產生這些高能太陽中微子的反應必須有重子數為8的同位素參與。這提示一些研究人員，應該尋找探測更低能量中微子振蕩的方法，這樣太陽中微子最大但最寧靜的那部分仍等待著人們去研究。因為探測低能量中微子同樣也能提供第一次直接比較太陽中微子(產生在太陽深深的核心中)產率與太陽表面亮度關系的機會。太陽的光子從核心傳播到光球層要花費將近100萬年的時間，而太陽中微子走完這段路程的時間只有2秒。比較太陽核心的亮度與光球層的亮度將揭示在100萬年的時間尺度上太陽產能率的穩定與否。