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以一己之力捕获172颗超新星,这位民间追星人又“出圈”了

以一己之力捕获172颗超新星,这位民间追星人又“出圈”了

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业余爱好者的贡献对天文学来说有着悠久的历史传统。在大型勘测望远镜出现之前,许多靠近地球的小行星和彗星都是由民间追星人发现的。一位叫做板垣光一的民间爱好者在他五十多年的观星生涯中,总共发现了172个超新星的,这是对他一生不懈追求的最好奖赏。


图源:pixabay.com

 一个民间追星人的一天是如何度过的?


5月19日晚上7点,板垣光一(Koichi Itagaki)和妻子共进晚餐后,便驱车前往他家乡山形县群山中的私人天文台。这里有一间舒适的小屋,作为他的“基地”,里面只有一张床、一个微波炉和十几台监视器,用来控制布设在全国三个地点的七台望远镜。除此之外,陪伴他的只有一只名为“诺拉”的流浪猫和周围森林里偷跑来的、好奇的貉。


多年来,板垣对约1000个星系进行定期监测。在天气晴朗的夜晚,这里每台望远镜都会紧紧追踪众多星系的变化,依次对它们进行两次15秒曝光的拍摄。这天晚上,云层覆盖了全日本的大部分地区,这些望远镜中只有位于西南部冈山的两台能观测到清晰的景象。但到了20日凌晨,冈山上空也飘起了云朵。板垣开启了望远镜的自动模式,等待天气转晴。而他自己则开车返回家中休息。


第二天早上,他依次扫描了当晚拍到的图像。仅仅5分钟,他就在距地球2100万光年外的Pinwheel星系的旋臂中发现了一个崭新的明亮的物体——一颗正在爆炸的超新星。


“它太亮了,太显眼了!”板垣第一个将这一消息发布到国际天文学联合会新天体数据库瞬态名称服务器(TNS)。随着消息传播开来,专业和非专业观星者都将观测器对准了“SN 2023ixf”,这颗宇宙中最新的超新星,也是十年来最距离地球最近的。在观测器中,它越来越亮,成为Pinwheel星系中最亮的天体。

 

超新星2023ixf爆发,,成为Pinwheel星系中最亮的天体。

图源:INTERNATIONAL GEMINI OBSERVATORY/NOIRLAB/NSF/AURA; J. MILLER/GEMINI OBSERVATORY; M. RODRIGUEZ/GEMINI OBSERVATORY; M. ZAMANI/NOIRLAB; T.A. RECTOR/UNIVERSITY OF ALASKA ANCHORAGE; D. DE MARTIN/NOIRLAB

 

这样令专业人士都不免惊叹的发现,对于民间天文学家、快退休的餐饮业高管板垣来说,却是家常便饭。“SN 2023ixf”是他发现第172颗超新星。这个成绩仅次于美国的Tim Puckett——他在佐治亚州拥有一座私人天文台,在全球志愿者网络的手动监测的帮助下,已经捕获了至少360颗超新星。


而板垣,一直是一个人独自工作。加州大学圣巴巴拉分校的天文学家安德鲁·豪厄尔(Andrew Howell)称他为“世界上最多产的超新星观测者之一”,并且认为板垣的成就超越了“172”这个数字,因为他发现的许多超新星都很有趣。事实上,板垣仅有高中学历,这并不影响他与别人合著了几十篇科学论文。他是天文界自学成才的典范。

  

板垣光一

图源:www.science.org


业余爱好者的贡献对天文学来说有着悠久的历史传统。在大型勘测望远镜出现之前,许多靠近地球的小行星和彗星都是由民间追星人发现的。在这群传奇的民间高手中,板垣也非常出名,不仅仅因为他的成就,还有他的奉献精神。


板垣是一位75岁的老人,身材瘦消,态度友好、随和。额间一缕白发和金边眼镜,让他兼具儒雅和谦逊。


“我不是天文学家,寻找新天体是我的爱好。”板垣回忆,在童年时代,他常常喜欢把玩透镜,用阳光点燃纸张。到了初中,他把自己的零用钱都花在自制望远镜上,并开始对月球进行探索。


1963年,19岁的日本业余爱好者池谷薰(Ikeya Kaoru)用一台自制望远镜发现了一颗彗星,成了当时报纸的头条新闻。板垣惊讶于居然能这样来搜索星星。为了表示敬意,他把那条新闻镶进相框里保存了起来。


高中毕业后,板垣到当地一家糖果公司工作,攒钱买了一台15厘米的望远镜,20岁时用它发现了第一颗彗星。后来,他加入了父亲创办的零食公司“板垣花生”,并最终继承了家族企业,成为公司的首席执行官。他在日本率先销售零食“迷你包”,只提供一口花生、腰果或糖衣杏仁。随着生意的蓬勃发展,他的天文爱好有了更多的资金支持,用他自己的话说,至少投入了“一套房”。到他60岁时,板垣将公司交给了儿子经营。这样,退休的他就可以全身心投入天文学事业中了。


像池谷和许多其他业余爱好者一样,板垣先是观察彗星。但在1998年,美国国家航空航天局建立了一个近地天体计划。该计划招募主流天文台来探测和跟踪有威胁性的天体,几乎没有给业余爱好者留下什么发现的空间。所以在2000年,他放弃了彗星,开始寻找超新星。


为了躲避城市的灯光,板垣在远离城市的山顶上租了一块地来安置望远镜。随着时间的推移,他又给自己的“基地”增加了不锈钢圆顶。大约8年前,他在冈山建立了自己的第二个天文台。5年前,在日本四国岛上的高知,他又增建了第三个天文台和两台望远镜。

 

板垣光一在山形县的简陋天文台

图源:www.science.org


哈佛和史密森学会天体物理中心的天文学家大池平松(Daichi Hiramatsu)分析板垣成功的原因发现,这三座天文台的布局旨在不同的气象条件下,都尽可能有至少一座能处于观察状态,这样“奢侈”的手笔在全世界的私人爱好者范围内都是少见的,更遑论亚洲区域。此外,大池平松认为,大型天文台更倾向于观察距地球遥远的星系。而板垣则专注于近地星系。这样,超新星就更容易在“年轻时期”被发现,从而更早纳入观察范围。


板垣的发现让其他错过“SN 2023ixf”的观星人懊悔不已。双子座天文台的天文学家莫妮卡·索莱萨姆(Monika Soraisam)编写了一个程序,自动提醒她注意Zwicky瞬态设施(Zwicky Transient Facility,一项使用加州帕洛马天文台48英寸望远镜进行的勘测)中捕捉到的“疑似”超新星。“板垣发布信息的同一天晚上,我的收件箱里也收到了捕捉到超新星的预报信息,但遗憾的是我没有来及查看,到后来发现为时已晚。”她遗憾地说。


图源:Craig Stocks


加州大学伯克利分校的天文学家亚历克斯·菲利彭科(Alex Filippenko)也错过了这一发现。早在5月18日晚上,他就在一个观星派对上用11厘米望远镜拍摄了Pinwheel星系的图像,当时“只是为了好玩”。当他在听说了关于发现SN 2023ixf的消息后,他发现自己在11小时前就捕捉到了这颗超新星。“如果当时我仔细检查照片,我会比板垣更早发现它!”他说。


“谁能更早发现超新星”对于天文学家和爱好者来说,不仅仅是一项可炫耀的成就,更关乎超新星的研究价值。Filippenko表示,越早发现超新星,就越有可能更全面地了解爆炸恒星和爆炸本身。


“SN 2023ixf”在被发现四天后,其亮度达到峰值,约为11等。虽然与距离太阳最近的半人马座比邻星一样亮,然而这个亮度对于肉眼观测来说仍然太微弱,看不见。但是这并不妨碍它成为太空舞台上的“明星”。这时,无数望远镜已经把镜头对准了这一奇观。包括夏威夷8.1米的双子座北望远镜、美国国家航空航天局的哈勃和JWST太空望远镜等,都在争相目睹这颗超新星的华丽变身。因为“演出”是短暂的,它的光芒将在数月内消退。


对光线曲线的分析表明,这次爆炸的恒星是一颗比太阳大数百倍的红超巨星。在耗尽核燃料后,这颗恒星的核心坍塌,产生了一股冲击波将自己炸开,上演了一场宇宙“灯光秀”。对比2002年哈勃望远镜拍摄到的图像,Soraisam和同事发现了他们认为是起源的线索。但她说,这要等到超新星消退,恒星消失后才能确定。


Howell说,来自板垣和其他业余爱好者的关键数据表明,SN 2023ixf出现了超新星模型无法预测的早期增亮。对此,他提出了三种可能解释:前兆爆炸或喷发;恒星周围密集的物质外壳被新兴的冲击波照亮;或者来自非球形祖恒星的异常发射。他说:“这种情况非比寻常,可能是因为我们几乎从未这么早就发现超新星。”


板垣之前的发现表明,大质量恒星在爆炸之前就有可能观察到某些“动荡”的迹象。


2004年,他在距离地球7700万光年的螺旋星系中发现了一个明亮的物体。仅仅10天后,它便消失得无影无踪。在它失踪之前,没有专业人士能证实他的目击事件。然而现在看来,这个发现可能非常重要。2006年,他和另外两位独立工作的业余天文学家在同一位置发现了超新星2006jc。


意大利帕多瓦天文台的天文学家安德烈亚·帕斯托雷洛(Andrea Pastorello)根据爆炸产生的x射线找到了2004年板垣观测到的爆炸的线索。他和团队得出结论,板垣当时所看到的是祖星外层脱落时发出的一道光。2年后,当超新星喷出物质与脱落的物质相撞时,外层就被x射线再次点亮。


Howell表示,以前人们认为恒星在成为超新星之前是安静的。“板垣在2004年观测到的爆发前兆事件确实导致了我们对超新星的认识发生了重大转变。”


由于发现并解释了这一前所未有的现象,Pastorello的团队和板垣于2007年在《自然》杂志上成功发表了论文。这是板垣的第一份科学出版物。超新星2006jc是他最难忘的发现。“我与这篇论文完全无关,只是上面署了我的名字。”他微笑着自嘲地表示。


然而这只是个开始。因为板垣的发现为研究恒星爆炸提供了宝贵资料,Pastorello还与他合著了另外五篇论文。不仅如此,很多相关论文都将板垣列为了合著者,多到连他自己也数不清有多少篇论文上署了他的名字。史密森天体物理天文台运营的天体物理数据系统统计,板垣有23篇参考出版物,并确定了引用数据。这次他对“SN 2023ixf”的发现,肯定会让这个数字再次提升。


现在,“SN 2023ixf”已经开始进入了漫长的衰退期,但板垣追星的热情却并没有减弱。尽管已经是年逾七旬的老人,但他仍然不服老,并立下了新目标:寻找距离银河系最近的仙女座星系中的超新星。根据宇宙平均值,这颗超新星的出现早晚要发生。


“初中的时候,我就梦想着建造一个小屋,在里面放一个大望远镜。现在,这个梦想实现了。”板垣开心地说。

参考资料:
https://www.science.org/content/article/amateur-astronomer-may-worlds-top-supernova-hunter


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