1987年大事件中的超新星爆炸對地球有什麼影響？

我們生存的宇宙危機四伏，黑洞合併、中子星碰撞或在我們的銀河系附近超新星大爆炸中，無不威力難以想象，每個都能輕易摧毀太陽系，轟動小宇宙，摸摸小心臟，真慶幸我們還活著。

很久以前，在一個遙遠的星系——確切地說是NGC 4993——兩顆中子星相撞，產生了一場壯觀的光秀。

數十億年來，兩顆退化的恆星慢慢地圍繞彼此旋轉，在最後時刻，這兩顆恆星圍繞彼此旋轉了數千次，最後以光速的很大一部分撞在一起，很可能會形成一個黑洞。合併如此激烈，以至於震動了宇宙，釋放出大約2億個太陽的能量，作為時空結構中的擾動，稱為引力波。這些波像池塘上的漣漪一樣從合併中傳播出去，最終沖刷地球——並讓我們星球上首款由美國製造的重力波探測器LIGO和歐洲建造的處女座天文臺發現。

然而，引力波並不是合併的唯一產品。這次事件還發射了電磁輻射——也就是光——這標誌著天文學家首次成功捕獲了引力波和來自單一光源的光。合併後的第一道光是短暫的、輝煌的伽馬射線爆發，這可能是美國宇航局費米伽馬射線太空望遠鏡發現的黑洞的誕生聲。幾個小時後，天文學家使用地面望遠鏡探測到了合併產生的更多光——所謂的“超新星”——合併產生的碎片膨脹並冷卻。幾周以來，世界上許多天文學界都在注視著它慢慢從視野中消失。

當天文學家在不同波長的光中研究合併的後果時，他們看到了無數重元素瞬間形成的跡象。天文學家早就預測合併中子星可能是形成元素的原因，比如金和鈦，這些富含中子的金屬在恆星中是未知的。他們從合併的千諾瓦的變化中看到的大多數情況都與這些預測相符，儘管沒有人確切地看到合併會以任何方式噴出金子。

即使從它估計的1.3億光年的距離上看，這個事件也是巨大的、明亮的和光榮的。基於中子星的稀有性——更不用說那些碰巧合並的中子星了——我們不太可能看到這樣的顯示離我們很近。但是讓我們想象一下，如果我們可以——如果它發生在銀河系或者它的幾個衛星星系之一。或者，佛祖保佑，在我們附近的恆星區。我們會看到什麼？這對我們的家鄉會有什麼影響？環境、文明，甚至人類，會完好無損地出現嗎？

儘管強大到足以震動宇宙，但即使是附近兩個大黑洞合併產生的引力波也幾乎看不到，因為震動在微觀尺度上表現出來。(然而，如果氣體、灰塵或任何其他物質非常接近合併的黑洞，天文學家可能會在這種墜落的物質墜入黑洞時看到它發出的光。)“對我來說，令人驚訝的是，你可能離碰撞的黑洞如此之近，甚至像太陽系外一樣近，你甚至不會用眼睛注意到時空的延伸，你仍然需要一個儀器來觀察或測量它。 "

相比之下，來自我們星系中中子星合併的千新星可能會非常引人注目。岡薩雷斯說，它可能會突然出現在天空中，成為一顆明亮的恆星，LIGO也能清晰地探測到。LIGO聽到的引力波不會持續幾秒鐘，而是會持續幾分鐘，甚至幾個小時，因為中子星在最終結合之前會越來越緊密地盤旋在一起。

然而我們也可能會錯過看到附近中子星合併及其後續超新星的大部分光線。這樣大的發光事件最終可能會被灰塵和其他恆星遮住——至少在可見光和紅外波段是這樣。換句話說，天文望遠鏡在無線電或X射線等波長下可能會瞥見附近的一顆新星，光學天文學家可能會錯過。曾經有超新星——至少在過去100年左右的時間裡，我們知道在我們的星系中有超新星——我們根本沒有看到爆炸，我們只是看到了爆炸後留下的東西。一千顆超新星，就其所有的衝力而言，只是一顆典型超新星亮度的一小部分。

儘管如此，天文學家對銀河系內部或周圍的任何恆星災難的反應可能會很快。畢竟，有超新星1987A的例子需要考慮。

顧名思義，超新星1987A發生在1987年，在一個叫做大麥哲倫星雲的矮星系中展開。一顆大約是太陽質量八倍的恆星自行坍塌，並把它的氣體外殼送入星際空間，在坍塌成中子星或黑洞之前，形成一個由重元素和其他碎片組成的星雲。它仍然是現代天文學家在附近唯一見過的超新星。

1987年觀測超新星的全球運動，重點是天文學家如何在互聯網還處於萌芽狀態的時候組織和執行他們的觀測。第一次發現這顆超新星的人必須給任何人打電話，告訴他們這件事正在發生，他們在附近的天空中看到了這顆超新星。他們給人們發了這些通知——信件和其他東西——然後每個人都可以去他們的望遠鏡指向它。

幾個月來，世界各地的天文學家利用幾乎所有可用的望遠鏡仔細觀察了這一事件。每個人都想確保儘可能多的望遠鏡能看到它。超新星1987年的觀測活動涉及數千名合作者。但並不是所有人都分享了在科學文獻中發表的眾多研究成果中的任何一項的共同創作的榮耀。因此，沒有真正的參與人數。計算最近中子星合併的合作者要容易得多——大約3000人 67篇論文的作者，估計佔整個天體物理學領域的15 %。

像超新星1987A這樣的另一個事件，有多少天體物理學家會獲得學分的問題，在很大程度上取決於這個事件會有多接近。如果超新星1987A發生在離地球更近的地方——例如在附近的一顆恆星周圍——關鍵的不確定性可能不是有多少科學家觀察到了這一事件，而是有多少科學家觀察到了它倖存下來這一事件。

根據一項2016年研究，離地球近50光年的超新星可能對地球生物圈——包括人類——構成迫在眉睫的威脅。這一事件可能會給我們帶來如此多的高能宇宙輻射，從而引發行星大規模滅絕。研究人員已經初步將過去物種滅絕率激增和生物多樣性急劇下降的情況與假設的天體物理事件聯繫起來，至少有一次，他們甚至發現了附近超新星是罪魁禍首的確鑿證據。兩千萬年前，一顆距離地球325光年的恆星爆炸了，放射性鐵微粒噴灑在地球上那最後在深海沉積在海底。研究人員推測，這一事件可能引發了冰河時期改變了進化過程和人類歷史。

過去(和未來)天體物理學災難對地球生物圈影響的確切細節不僅取決於它們的距離，也取決於它們的方位。例如，超新星有時會向四面八方散發能量——這意味著它並不總是一個非常有針對性的現象。合併後的黑洞預計幾乎不會發出任何輻射，這使得它們對附近的任何生物圈都非常無害。然而，新星有著不同的物理意義。中子星的半徑只有幾十公里，而不是像典型的恆星那樣有幾百萬公里。當這些密集的物體合併時，它們往往會產生從兩極噴出伽馬射線的射流。

它對我們的影響很大程度上取決於是否直接指向我們。根據它到地球的距離和方位，如果直接指向我們，可能會發生巨大的變化。我們可能不會看到他們來。超新星大爆炸產生伽馬射線——難以置信的高能光子，根據定義，它以光速移動，是宇宙中任何物體能移動的最快速度。因為沒有其他東西可以移動得更快，所以這些光子會先擊中，而且沒有任何預警。

接下來，當來自超新星大爆炸的可見光遇到我們的星球時，天空會變得異常白。遠遠落在光線後面的將是從千新星中射出的移動速度較慢的物質——重元素的放射性粒子，對地球進行足夠數量的“噴砂處理”，仍可能造成致命的打擊。

那是如果超新星大爆炸接近了——在50光年之內，在更安全的距離上，伽馬射線仍然會燒焦對面半球的臭氧層，但是另一側會被地球的體積所遮擋。大多數輻射發生得很快，所以地球的一半會被隱藏起來，仍然會有短暫的眩目之光。幾周內，一顆新的恆星會在天空中明亮燃燒，然後逐漸消失在黑暗中。

不要讓這一切讓你晚上睡不著覺。超新星1987A大爆炸是相對罕見的宇宙現象，估計在銀河系這樣的星系中每10000年發生一次。這是因為超新星產生的中子星幾乎從來沒有成對出現。通常，中子星會從其形成的超新星中受到巨大的“衝擊”；有時衝擊足夠強，足以將中子星完全從其星系中射出，以高速無限期地穿過宇宙。“中子星誕生時，它們通常是高速運動的。

我們所知道的銀河系中的雙星離合並還有數百萬或數十億年的時間。中子星的任何局部合併都會讓地球人大吃一驚，因為這些事件非常罕見，天文學家甚至可能根本看不到由此產生的千新星。但是，如果真的發生了，比如說在銀河系的一個衛星星系中，這將是一個很好的理由，可以跑向望遠鏡來見證一顆短暫而明亮的新“恆星”的閃光將幾乎不存在，我們這一代天文學家將會有他們自己的超新星1987A來解答。這是一生中一次的事件。因此需要用世界上所有的天文資源來跟蹤類似的事情。我們必須記住，要超越最初的爆炸思考。事情可能還會發生，我們必須對此保持警惕。

目前天文學家的注意力仍然集中在NGC 4993中的千新星上。然而，地球的軌道運動已經將太陽置於我們和遙遠的星系之間，隱藏了超新星1987A逐漸消失的餘輝。