超新星“量產(chǎn)”的秘密

我們的宇宙中，每秒鐘都會(huì)有一顆超新星爆發(fā)。然而，相對(duì)于恒星漫長(zhǎng)的數(shù)百萬(wàn)年生命，超新星事件的持續(xù)時(shí)間很短。加上大部分望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法分辨出銀河系外星系內(nèi)的恒星，因此很難提前預(yù)告超新星的爆發(fā)。

20世紀(jì)90年代，天文學(xué)家選擇了一批離我們較近的星系，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)它們進(jìn)行反復(fù)拍攝，通過(guò)比對(duì)不同時(shí)間拍攝的圖像來(lái)發(fā)現(xiàn)超新星。當(dāng)時(shí)的北京天文臺(tái)興隆觀測(cè)站利用一臺(tái)口徑僅有60厘米的望遠(yuǎn)鏡開展尋找超新星的工作，一度處于世界領(lǐng)先水平。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著探測(cè)器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的進(jìn)步，使得我們可以快速獲得大面積天區(qū)的圖像，于是更多的大視場(chǎng)巡天項(xiàng)目紛紛啟動(dòng)。現(xiàn)階段很多巡天計(jì)劃的單幅圖像覆蓋的區(qū)域可以達(dá)到數(shù)十平方度（月亮的大小約0.25平方度）。其中計(jì)劃于2018年展開的ZTF（Zwicky Transient Facility）巡天，甚至可以做到在一個(gè)夜晚把整個(gè)天空掃描一遍。圖像中會(huì)有上萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)顆恒星和星系。

如何在這些恒定不變的天體中找到諸如超新星這樣會(huì)變化的目標(biāo)源，一直是很大的挑戰(zhàn)。最近幾年，科研工作者主要使用圖像相減技術(shù)，即利用兩幅不同時(shí)間拍攝的圖像進(jìn)行對(duì)減，把恒星和星系這樣的不變天體去除，再利用一些判斷標(biāo)準(zhǔn)就可以比較準(zhǔn)確地找到超新星候選體。

最新的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的引入，有助于更加有效地找到超新星，進(jìn)而利用其他望遠(yuǎn)鏡對(duì)它們進(jìn)行后隨觀測(cè)。中國(guó)天文學(xué)者最近幾年也在開展大視場(chǎng)超新星巡天項(xiàng)目。清華大學(xué)與國(guó)家天文臺(tái)和紫金山天文臺(tái)合作的TNTS（Tsinghua-NAOC Transient Survey）和PTSS（PMO-Tsinghua Supernova Survey）每年可以發(fā)現(xiàn)超過(guò)100顆各類超新星。

研究人員利用這些極為早期的超新星觀測(cè)數(shù)據(jù)，開展了大量超新星前身星模型的研究工作，為恒星的演化補(bǔ)上了最終的一環(huán)。