在最近发表的论文中，研究人员估计银河系中超新星核心坍塌的速率为每世纪 1.63 ± 0.46 次。 因此，鉴于上一次超新星事件，SN 1987A 是在 35 年前的 1987 年观测到的，银河系中的下一次超新星事件可能会在不久的将来的任何时候出现。
恒星和超新星的生命周期
在数十亿年的时间尺度上，恒星会经历一个生命周期，它们诞生、衰老，最终以爆炸而死，随后恒星物质以尘埃或云的形式散布到星际空间。
恒星的生命始于星云（由尘埃、氢、氦和其他电离气体组成的云团），当巨大的星云在引力作用下坍缩形成原恒星时，原恒星便诞生了。原恒星不断吸积气体和尘埃，持续增长，直至达到最终质量。恒星的最终质量决定了它的寿命以及它一生中发生的各种变化。
所有恒星的能量都来源于核聚变。核心中燃烧的核燃料由于核心的高温而产生强大的向外压力，这种压力与向内的引力达到平衡。当核心燃料耗尽时，这种平衡就会被打破。温度下降，向外压力减弱。结果，向内的引力逐渐占据主导地位，迫使核心收缩并坍缩。恒星坍缩后的最终形态取决于其质量。对于超大质量恒星而言，当核心在短时间内坍缩时，会产生巨大的冲击波。这种威力强大、光芒四射的爆炸被称为超新星爆发。
这种瞬态天文事件发生在恒星演化的最后阶段，并留下超新星遗迹。根据恒星的质量，该遗迹可能是中子星或黑洞。
SN 1987A，最后一颗超新星
上一次超新星爆发是 SN 1987A，它于 35 年前的 1987 年 2 月出现在南半球的天空中。这是自 1604 年开普勒观测到超新星以来，第一颗肉眼可见的超新星爆发。它位于附近的大麦哲伦星云（银河系的卫星星系）中，是 400 多年来观测到的最亮的爆炸恒星之一，其亮度相当于 1 亿个太阳，持续燃烧了数月之久，为研究恒星死亡之前、期间和之后的各个阶段提供了独特的机会。
研究超新星很重要
对超新星的研究在很多方面都很有帮助，例如测量宇宙距离、了解宇宙膨胀以及恒星作为宇宙万物（包括我们自身）所有元素的制造工厂的本质。恒星核心中由较轻元素核聚变形成的较重元素，以及核心坍缩过程中新产生的元素，都会在超新星爆发时扩散到整个宇宙空间。超新星在宇宙元素的分布中扮演着关键角色。
遗憾的是，过去我们很少有机会近距离观测和研究超新星爆发。近距离观测和研究我们银河系内的超新星爆发意义非凡，因为在地球上的实验室里，这种研究是根本不可能实现的。因此，探测超新星爆发的早期阶段至关重要。但是，我们如何才能知道超新星爆发即将发生呢？是否存在任何能够预警即将发生的超新星爆发的早期预警系统？
中微子，超新星爆炸的灯塔
在生命历程的尾声，当恒星耗尽作为核聚变燃料的较轻元素时，向内的引力推动占主导地位，恒星的外层开始向内下降。 核心开始坍缩，在几毫秒内核心被压缩到电子和质子结合形成中子，每个形成的中子释放一个中微子。
由此形成的中子构成了恒星核心内部的原中子星，恒星的其余部分在强引力场的作用下落向原中子星并反弹。产生的冲击波使恒星解体，只留下核心（根据恒星的质量，可能是中子星或黑洞），而恒星的其余质量则消散到星际空间。
由于引力核心坍缩产生的巨大中微子爆发，由于中微子与物质不发生相互作用，它们可以畅通无阻地逃逸到外太空。大约99%的引力束缚能以中微子的形式逃逸（先于被束缚在引力场中的光子），并作为即将到来的超新星爆发的预警信号。这些中微子可以被地球上的中微子天文台捕获，从而对即将发生的超新星爆发发出早期预警。
逃逸的中微子还为了解爆炸恒星内部的极端事件提供了一个独特的窗口，这可能对理解基本力和基本粒子产生影响。
超新星预警系统（SNEW）
在最后一次观测到的核心坍缩超新星（SN1987A）时，这种现象是用肉眼观察到的。 中微子是由两个水切伦科夫探测器，Kamiokande-II 和 Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) 实验探测到的，该实验观察到了 19 个中微子相互作用事件。 然而，中微子的探测可以作为灯塔或警报，阻碍对超新星的光学观测。 结果，各种天文台和天文学家无法及时采取行动进行研究和收集数据。
自 1987 年以来，中微子天文学有了长足的进步。 现在，超新星警报系统 SNWatch 已经到位，该系统被编程为向专家和相关组织发出警报，告知可能出现的超新星目击事件。 而且，世界各地有一个中微子观测网络，称为超新星预警系统（SNEWS），它结合信号以提高探测的信心。 任何常见的活动都会由各个探测器通知中央 SNEWS 服务器。 此外，SNEWS 最近升级到 SNEWS 2.0，这也产生了低置信度警报。
银河系即将出现的超新星
遍布世界各地的中微子天文台的目标是首次探测到由我们银河系恒星引力核心坍缩产生的中微子。因此，它们的成功很大程度上取决于银河系超新星核心坍缩的速率。
在最近发表的论文中，研究人员估计银河系中超新星核心坍塌的速率为每 1.63 年 0.46 ± 100 个事件； 每个世纪大约有 47 到 85 颗超新星。 此外，估计表明银河系中核心坍塌超新星之间的时间间隔可能在 XNUMX 到 XNUMX 年之间。
因此，鉴于上一次超新星爆发——SN 1987A——发生在35年前，银河系下一次超新星爆发可能随时发生。随着中微子天文台联网探测早期爆发，以及升级后的超新星预警系统（SNEW）投入使用，科学家们将能够近距离观测与垂死恒星超新星爆发相关的极端事件。这将是一次意义重大的事件，也是一个独特的契机，让我们能够研究恒星死亡前、死亡中和死亡后的各个阶段，从而更好地了解宇宙。
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来源：
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