1987年2月23夜，地球被中微子打成篩子，卻開啟天文學革命

“開掛”的天體

在宇宙中，有許很多多“開掛”的天體，此中有一顆脈沖星編號為：SN1987A，或者PSR0535-69。它位于大麥哲倫星系，距離地球大要168,000光年。

SN1987A自轉一個周期才0.5毫秒，一秒鐘要自轉2000圈，這啥概念？

我們可以做個類比，地球自轉一周大要是24小時，換算一下，就是8.64*10^7毫秒，比SN1987A整整大了8個數目級。半斤八兩于SN1987A轉1.7億圈，地球才轉一圈。

若是我們把SN1987A按照半徑10^3米來處置，那這顆脈沖星赤道在自轉時的線速度就可以達到1.2*10^8m/s，光速是3*10^8m/s，也就是說，整個線速度已經很是接近光速了。若是有人可以活在站在SN1987A的赤道上，不考慮引力感化，那感受必然很刺激。

所以，SN1987A可所以說今朝我們不雅測到的天體中極為“奇葩”的存在。不外，奇葩歸奇葩，SN1987A在天文學界可是鼎鼎臺甫，這不是因為“奇葩”，而是因為它激發了天文學范疇的研究革命。那事實是咋回事呢？

特大質量恒星

這要從1987年2月23晚說起，這個夜晚也是載入史冊的一個夜晚。在這個夜晚，日本神岡中微子探測器領受到了12個高能中微子散射電子的事例，這意味著在那時有大要1億億個中微子穿過了這臺探測器，而探測器記實下來了12個，這是極為反常的現象。可以說，從中微子的角度來看，地球已經被它打當作了篩子，但因為中微子不介入到電磁彼此感化，所以我們感觸感染到它穿過了地球。

不僅神岡中微子探測器領受到了高能中微子，美國、意大利、蘇聯的中微子探測器也都領受到了。而在神岡中微子探測器發現中微子之后的3個小時，科學家伊恩·謝爾頓和奧斯卡·杜阿爾德操縱智利拉斯坎帕納斯天文臺的千里鏡，瞄準了大麥哲倫云進行攝影。

他們配合發現了一次超新星爆發，也就是SN1987A。統一時候，也有其他的科學家發現了此次超新星爆炸。

可能你要問了，這起超新星爆炸有什么特別的呢？

其實，它真的很特別。細心的伴侶可能會發現一個問題，那就是中微子達到地球的時候，竟然比光還快了三小時。我們都知道，愛因斯坦的狹義相對論是成立在“光速不變道理”之上的，而經由過程光速不變道理，我們可以獲得信息、物質、能量的速度極限是光速。是以，中微子比光還要快，就違反了愛因斯坦的相對論。莫非愛因斯坦真的錯了么？

其實并沒有，之所以說此次的超新星爆炸可以載入史冊，就是因為它幫忙科學家完當作了“核塌縮超新星模子”。那為什么沒有違反相對論？“核塌縮超新星模子”又是什么？

核塌縮超新星

這就需要提到恒星的演化。我們天天夜晚都能看到天空中一閃一閃的星星。這些星星一部門是恒星，一部門是星系，只有少少數的是太陽內的行星。

之所以會有星光，其實是因為恒星內核會發生核聚變反映。就拿太陽來說，太陽內核就正在發生氫核聚變。具體來說就是，氫原子核轉化當作氦原子核的過程。

之所以太陽可以激發核聚變反映，這是因為太陽質量龐大，引力會使得太陽內核溫度急劇升高，物質呈現等離子態。這種狀況下，原子布局都無法完整地保留。電子離開原子核的束厄局促，是以，太陽內核就像是一鍋粒子粥，電子、原子核等離子在此中自由地移動。

所以，原子核和原子核之間就有必然的概率發生核聚變反映。一般恒星中含量最高的就是氫原子核，是以，起首激發的是氫原子核的核聚變反映。當然氫原子核燃燒得差不多時，若是質量足夠大，恒星會就會發生一次“換擋”，起頭燃燒氦原子核，生當作碳原子核和氧原子核。同樣地，只要質量足夠大，當碳原子核燒得差不多時，還可以繼續沿著元素周期表從低往高地進行核聚變反映，一向到生當作鐵。

鐵原子核是最不變的原子核，想要讓鐵原子核發生核聚變是半斤八兩堅苦的。不外，有一類特大質量的恒星，它們的質量大要是9倍以上的太陽質量。在演化過程中，會形當作一個近似于巨型洋蔥頭的狀況。被稱為巨型洋蔥頭的原因是這類恒星就像洋蔥一樣，一層層地發生著分歧的恒聚變反映。

因為它們的質量極其大，是以，這類恒星的引力龐大，引力會使得恒星的內核快速坍縮，光子會被壓入到鐵原子核內部，直接擊碎鐵原子核，這時就會釋放出質子和中子，質子和自由的電子發生反映就會生當作中子和中微子。

因為中微子的穿透力極強，中微子從焦點逃逸出來，飛標的目的廣漠的宇宙。又因為質量又很小很小，我們連測量它的質量都極為堅苦。是以，按照狹義相對論，我們可以知道，中微子的傳布速度是極其快的，接近于光速。

中微子從焦點逃逸的過程中會帶走了大量的能量，這會加快焦點的坍縮，使得恒星的焦點和外殼分手開。此時，就會有一部門的中微子被外層接收，從而激發超新星爆炸。

所以，在超新星爆炸起頭之前，已經有良多中微子朝著地球飛來，這也是為什么我們會先領受到中微子的原因，是以，光速不變道理并沒有什么問題。

我們繼續說回到恒星，就在中微子被發生后不久，大部門的質子都與自由電子反映生當作了中子。此時，在引力的感化下，中子被束厄局促在了一路，因為中子是一種費米子，它需要遵循泡利不相容道理的。是以，中子可以發生一種量子效應，我們稱之為：中子簡并壓。

這種量子效應會發生一種標的目的外匹敵引力的感化，于是，恒星的內核就會處于一種均衡態。于是，一顆新穎出爐的中子星就此降生了，也就是上文中提到的SN1987A。

可以說，1987年2月23號夜晚的發現，使得天文學家完美了這類中子星的形當作機理，確認了超新星爆炸之后可以形當作中子星。現在我們依然可以不雅測到那一次超新星爆炸之后的殘骸。

同時，經由過程中微子探測SN1987A，也正式拉開了中微子天文學的序幕。現在，中微子天文學已經當作為了天文學研究的最前沿。是以，1987年2月23號是一個足以被載入天文學史冊的日子。

發表于 2019-11-29 02:00
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