公元1006年，我们的祖先目睹了有史以来最壮观的自然灯光秀。中国天文学家称之为一颗新的“客星”，它在一夜之间毫无预兆地出现。它比新月还要亮，白天也能看见。几个月后，这颗星逐渐变暗，一年多后就再也看不见了。
今天，我们知道1006年的客星是一颗超新星。超新星是已知最猛烈的爆炸，可以短暂地比整个星系还要亮。最常见的超新星发生在当一颗大质量恒星的燃料开始耗尽时。在燃料耗尽后，它无法维持足够的内部压力来平衡其巨大质量产生的强大引力。结果，它的核心坍缩成中子星或黑洞，并带走大部分恒星物质。
超新星是罕见的；只有不到1%的恒星足够大，会经历这样的炽热死亡。（我们相对较小的太阳将优雅地衰变为白矮星。）然而，在像我们银河系这样大小的星系中，天文学家估计每个世纪大约应该还会发生一到两次超新星爆发。但我们在银河系中观测到的最后一次超新星爆发是在1604年——四百多年前。那时甚至还没有望远镜！
我们早就应该迎来一次了，而且很有可能就在今晚，就会有一颗新的客星点亮夜空。这将是本世纪最伟大的天文事件。那么，届时会发生什么呢？
1006年的“客星”，实际上是一颗超新星，如今已成为一个黯淡的超新星遗迹。（图片来源：NASA/CXC/Middlebury College/F. Winklerch）
NASA/CXC/Middlebury College/F. Winklerch
新闻中微子
我们最早注意到超新星可能不是通过它的光，而是通过一束称为中微子的粒子流。
中微子是微小的基本粒子，类似于电子，但它们几乎不与物质相互作用。每秒钟有数万亿个中微子穿过你的身体，没有任何不良影响。超新星产生大量的中微子——几秒钟内产生的数量相当于太阳中的原子数——因此一次恒星爆发将释放出粒子组成的潮汐波。
杜克大学物理学家凯特·斯科尔伯格说：“如果银河系中发生一次超新星爆发，那么全世界的所有探测器应该会同时记录到一次中微子爆发。”
我们知道超新星会产生中微子，因为在1987年，一颗超新星在距地球17万光年远的邻近星系大麦哲伦云爆发。这颗被称为1987A超新星，是我们在太阳系以外发现的第一个中微子源。三台相隔数千英里的探测器在同一时间记录到了来自爆炸的中微子。更重要的是，中微子比可见光早几个小时到达。这是因为中微子会立即逃离坍缩的核心，而可见光需要更长的时间，被困在爆炸恒星的外层大气中。
为了利用这种早期预警系统，斯科尔伯格协调了超新星早期预警系统（SNEWS）的工作。该系统将在两个或更多中微子探测器同时报告爆发时发出警报。任何人都可以通过访问snews.bnl.gov并点击“mailing lists”（邮件列表）来订阅SNEWS警报，从专业天文学家到公众都可以。斯科尔伯格说，警报将在首次检测到中微子后的几秒钟内发出，自2005年开始运行以来，尚未出现过虚假警报。
(图片来源：Roen Kelly/Discover)
罗恩·凯利/发现
超新星GPS
警报发出后，争分夺秒的行动就开始了。虽然中微子会告诉你超新星的光正在到来，但它并不能告诉你其起源。它可能来自很多地方，甚至可能隐藏在一大片尘埃云后面。这种情况以前发生过：2008年，天文学家回溯了一个正在膨胀的超新星遗迹，他们得出结论，最初的爆发发生在1868年至1908年之间。浓密的尘埃云完全遮蔽了这次事件。
事实上，根据银河系中的尘埃含量，下一次超新星的亮度能达到历史上的“客星”水平的几率只有10%。在光污染较少、黑暗的天空下，能用肉眼看到的超新星的亮度至少能达到可见水平的几率更高，可达30%。
纽约大学天体物理学家费德里卡·比安科解释说，这样黯淡的银河系超新星让天文学家们感到担忧。如果没有办法缩小起源范围，“目前需要很长时间才能覆盖整个天空并找到一颗黯淡的超新星。”最黯淡、最遥远的爆发可能永远找不到。
希望这个问题很快就会得到解决。比安科正在从事大型综合巡天望远镜（Large Synoptic Survey Telescope）的工作，这是一台正在智利建造的强大新望远镜。到2022年，它将每晚拍摄智利半球的天空，每天发现数百万条可能的新线索，范围从小行星到被黑洞吞噬的恒星。届时，如果一颗黯淡的超新星在我们银河系爆发，最大的挑战将是如何在每晚的海量数据中找到它。
2022年5月，在塞罗帕琼（Cerro Pachon），大型综合巡天望远镜穹顶的组装工作正在进行中。如果一切顺利，天文台将每晚捕捉到整个南半球的天空，甚至能找到最黯淡的超新星。（图片来源：LSST Project/NSF/AURA）
LSST项目/NSF/AURA
做好准备
如果附近发生一次超新星爆发，我们将能够利用现有的技术，学到很多关于超新星的知识。观测将超越可见光，使研究人员能够分析超新星在其他形式的辐射中的表现，从射电波到伽马射线。我们曾经见过的每一次超新星（除了1987A超新星）都距离我们数百万光年，因此，如此近距离（仅数千光年）观测一次将提供前所未有的细节。天文学家对这些爆发仍有许多疑问，例如它们最早阶段是如何展开的，以及坍缩核心的冲击波如何与其周围环境相互作用。一次近距离的超新星爆发可能会最终给我们答案。
在警报发出之前，这只是一个等待的过程。我们不知道下一次银河系超新星爆发会发生在今晚，还是几十年后。但无论何时发生，天文学家都已做好准备。斯科尔伯格说：“中微子正在路上。我们最好准备好从中获取尽可能多的信息。”
哈勃望远镜拍摄的船底座星云（Eta Carinae）巨大的尘埃云。（图片来源：Jon Morse, University of Colorado/NASA/ESA）
Jon Morse, University of Colorado/NASA/ESA
被预测“最有可能爆炸”
预测超新星是不可能的，但这并不意味着天文学家毫无猜测。许多人怀疑船底座星云（Eta Carinae），一个双星系统，在南半球的天空中看起来像一颗亮度中等的恒星，可能会即将爆发。
船底座星云距离地球7500光年，其中较大的那颗恒星质量是太阳的近100倍，亮度是太阳的500万倍。这个系统已经处于其生命末期的不稳定阶段：在19世纪中期，天文学家记录了一次爆发，船底座星云成为天空中第二亮的恒星。它持续了二十年，之后这颗恒星从肉眼完全消失。天文学家仍然不确定是什么触发了这次“大喷发”，但他们估计这颗恒星当时抛出了约12倍太阳质量的物质；这些物质至今仍围绕着这颗恒星可见。
如果船底座星云变成超新星，我们不会有危险。唯一的影响将是一个暂时的新的“客星”，类似于金星。
这篇文章最初以印刷版“今晚的超新星”发表。
