中国“牛人”东苏勃：“捕捉”比5700亿个太阳还亮的“超新星”

王玉琴

近日，一条“天文学家观测到有史以来最强超新星爆发”的新闻，震撼世界天文圈。这颗名为ASASSN-15lh的天体，距离地球38亿光年，最高光度超过5700亿个太阳，亮度相当于整个银河系千亿颗恒星总光度的20倍，这是迄今为止人类记录到的最强“超新星”。它由34岁的中国人东苏勃最早发现，2016年1月15日出版的美国《科学》杂志刊登了这一研究，东苏勃是论文第一作者。他到底是一个什么样的“天文奇才”？

从小就是“超级天文迷”

80后东苏勃，出生在河北石家庄市一个知识分子家庭。也许是因听多了“嫦娥奔月”、“女娲补天”和西游记之类的神话，小时候他就对“天上到底有什么”充满好奇。后来随着年龄增长，他渐渐对天文和物理学方面的知识产生了浓厚兴趣。别的孩子课余喜欢读武侠、奇幻、爱情类的书，他平时最爱看的却是《十万个为什么》、《神秘的宇宙》等，别人认为很枯燥难懂的科技类“砖头块”，他看的津津有味，这让不少女孩觉得他是个“傻乎乎的小书呆子”，在同学中，他显得十分“另类”。

令东苏勃兴奋的是，父母十分支持他的兴趣爱好，还帮他买了不少天文方面的书和音像制品。东苏勃真正让小伙伴们刮目相看，是他在石家庄市一中学习时，竟获物理竞赛全国一等奖！这个平时不太爱讲话又品学兼优的“怪才”，这才引起大家的关注。有女生向他请教什么是天体“黑洞”，还好奇地问为什么它是黑的？东苏勃解释说，黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。假如太阳质量不变，大小却变成乒乓球那样，这就是太阳坍缩成了黑洞。它的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个临界点内，便再无法逃脱，甚至目前已知的传播速度最快的电磁波，也逃逸不出。

接着东苏勃又笑着讲，说“黑洞”是黑的，其实这是个误解。因为它没有向外界发射信号，连光都无法逃出，故无法观测黑洞内部。但科学家从物体被黑洞吸入之前放出的紫外线、X射线等边缘信息，可以获取黑洞的存在，在吸入的过程中会释放出能量发光发热。所以，科学研究证明，“黑洞”不仅不黑，还是最明亮的天体呢！虽然这些天文知识在同学们听来有些深奥，但大家却觉得很有趣。

后来，东苏勃也渐渐成了不少女孩崇拜的偶像。在学校，无论他打篮球、踢足球，场下总有大批“美女拉拉队员”呐喊助威。业余时间他喜欢玩航模，不少小伙伴也跟着“鼓捣”，而且常常玩的不亦乐乎。

最有趣的是，学校当时有36个社团，东苏勃所在的“天文兴趣小组”最初是最小的，后来成员越来越多。2004年以后，校方只好又增添了天文厅、天象仪，还设了专门的教室供学生举办天文活动、学习天文知识。

退休前在河北师范大学天文系工作的杨大卫教授，当年曾任中国天文学会第九届教育委员会副主任一职，早在东苏勃上中学时，他就因物理学和天文学与其结缘。杨教授说，东苏勃爱钻研，具有极强的自学和思考能力。两人更多的接触，是在小东参加奥林匹克物理竞赛以后。

当时竞赛内容有一部分是天文知识，几乎每周小东都往杨教授家跑，讨论请教这方面的内容。最令他吃惊的是，一般人只是对天象的罕见和美妙感兴趣，但小东对天象的物理原因和本质更感兴趣。那时他就可以把天文爱好与所学的数学、物理和英语知识结合到一起。“东苏勃在学习的深度和广度上已经超过了师范大学的研究生，那会儿东苏勃才上高二。”杨教授说。

看到孩子如此痴迷天文学，东苏勃的父母非常担心这会影响他的学习，“你只顾疯玩，万一考不上大学怎么办？”妈妈问。不料东苏勃却嘻嘻哈哈地说，“懂得劳逸结合，学习效率才高嘛！”

东苏勃立志要考南京大学天文系，可当时该校并不在河北省招生。杨教授便向南京大学天文系的教授们推荐了东苏勃。2000年8月，南京大学天文学院的老师对东苏勃面试后，非常吃惊，当即表示必须要录取这个孩子。

发现比5700亿个太阳还亮的“超新星”

其实东苏勃的高考分数很高，成绩在班里名列前茅。按说完全可以考虑清华、北大，父母希望他报考工程学等热门专业，但因为喜欢天文学，东苏勃最终选择了南京大学天文系。好玩的是，东苏勃所在的这个班非常“牛”，当时有7名学生被清华、北大录取，其中一位是河北省理科状元。

更有意思的是，在东苏勃上大学后，年年考试都是第一名，成绩远远超出第二名。之后连续四年，南京大学天文系坚持来石家庄一中招生。

东苏勃本科毕业后，以全额奖学金就读于美国俄亥俄州立大学，并一直读到博士。其研究方向是，太阳系外行星、微引力透镜、动力学、超新星及时域天文学。之后，他又在爱因斯坦曾经工作过的美国普林斯顿高等研究所做博士后。

2014年，32岁的东苏勃入选中组部“千人计划（青年项目）”，来到北京大学科维理天文与天体物理研究所担任研究员，博士生导师。

这年年底，应美国方面邀请，东苏勃正式加入“ASAS-SN”（全天自动超新星搜索），这是一个由美国俄亥俄州立大学牵头的国际合作项目。该项目于2014年5月开始对整个夜空进行频繁搜索，旨在搜寻突然变亮的、主要包括超新星的“暂现天体”。他们在夏威夷和智利各有一个台址。2015年，世界上明亮超新星60%都是“ASAS-SN”首先发现的。

令东苏勃终身难忘的是，2015年6月14日晚，设在智利安第斯山脉托洛洛山顶上的由两架14厘米口径的小望远镜，正在持续不断地自动对夜空进行拍照，忽然，一颗从未见过的、非常奇怪的天体被镜头“捕捉”。它位于印第安座与杜鹃座的边界处，赤经22时2分15.45秒，赤纬-61度39分34.64秒。

发现这一情况后，当天，东苏勃与同事将有关讯息立刻向全球公开。紧接着，中国、俄罗斯、南非、英国等很多国家的诸多大型望远镜，以及美国NASA的“雨燕”太空望远镜随即开始后续观测。

在这颗被命名为“ASASSN-15h”的神秘星球发现一周后，6月21日，东苏勃在美国卡内基天文台的合作者，利用位于智利的2.5米杜邦望远镜拍摄到了它的第一条谱线。令人惊讶的是，其谱线却远异于“ASAS-SN”已发现的200多颗超新星，这令团队的天文学家们起初感到非常惊讶与困惑。

在与同事讨论后，东苏勃突然意识到ASASSN-15lh可能属于极亮型超新星。根据他的推测，若这颗神秘星球距离我们38亿光年远，它最突出的谱线特征，与2010年发现的一颗极亮超新星的光谱极为匹配。

如果这个推断是正确的，就应该可以在特定波长上，看到超新星光线穿过宿主星系中气体产生的吸收谱线。而预期中的特征吸收谱线波长较短，需要利用覆盖足够蓝端光谱的仪器才能观测到。

接下来的几天，东苏勃和同事们联系到了三架可拍摄蓝端光谱的望远镜，可惜好几次观测都由于天气原因和仪器故障功亏一篑，这令东苏勃颇感遗憾。有趣的是，正当他懊悔不已甚至有点绝望时，十天之后，2015年7月1日北京时间凌晨2点，10米口径的“南非巨型望远镜”（SALT）成功拍摄到了所需光谱，此前东苏勃的推断，竟神话般得到证实。可以说，这是个惊天动地的新发现！

“当看到南非望远镜拍摄的光谱，并意识到我们发现了史上最强的超新星爆发，我兴奋得彻夜难眠。”他说，后续的观测进一步印证了这颗遥远天体的特性，与以往发现的所谓的贫氢极亮型超新星有诸多关键的共同之处。这些剧烈的爆发产生的抛射物中，探测不到宇宙中最为丰富的氢元素的迹象。

光谱证实，这个天体发出的蓝光在抵达地球之前已经传播了28亿年了。光谱中还缺乏氢元素的特征，这意味着恒星在爆发之前已经通过星风损失了富氢的外包层。

东苏勃说，这个天体看上去是超亮超新星的一员，但非常罕见，其光度比“普通”超新星要亮得多，体积更大，温度更高。

具体点说，“这颗超新星最高光度比太阳强5700亿倍——如果这个数据不能让人感到震撼，那么想想银河系，这个亮度相当于整个银河系千亿颗恒星总光度的20倍！”

天文界“牛人”，是个科幻迷

2016年1月15日出版的美国《科学》杂志，全文刊登了中国科学家东苏勃的这一研究，他是论文第一作者。紧接着，一条“天文学家观测到有史以来最强超新星爆发”的新闻，先后被新华社、中央人民广播电台、BBC、美联社等全球知名媒体纷纷报道，震撼世界天文圈。

“这颗异常明亮的超新星不仅刷新了观测记录，也带来许多谜团。它的许多独特之处尚待研究。”东苏勃说，“哈勃望远镜将在今年2月份观测ASASSN-15lh。我们将利用哈勃无与伦比的分辨率精确定出该超新星在星系中的位置，可为研究其爆发的环境和机制提供重要线索。”

东苏勃认为，随着超新星逐渐变暗，后续观测将可以更好的研究宿主星系，这对理解贫氢极亮型超新星的爆发环境有重要意义。

其实截至目前，人类已经记录了上万颗超新星爆发，其中最常见的类别就是Ia型。而在2000多年前，中国的天文学家就在《后汉书》中，记载了人类史上最早观测到的一次超新星爆发。而东苏勃发现的这颗超新星更是震惊了天文学界——其爆发强度超过了Ia型超新星约200倍，这是迄今为止人类记录到的最强“超新星”！

媒体评论说，东苏勃取得如此丰硕的科研成就，不仅为国争光，在天文学史上更具有里程碑式的意义。超新星作为多种恒星生命的最后归宿，可用于检验当前的恒星演化理论。它的发现有望为天文学家揭开极亮型超新星的爆发之谜提供重要线索。此项发现，也是我国科学家在时域天文学领域取得的一项硕果。

说起东苏勃的这次科学发现，杨大卫教授讲，有两点意义非常重大。“有人说超新星这么亮，发现还有难度吗？其实它离我们太远了，看起来太暗，所以发现它极为困难。至于它为什么这么亮，已经超出了当代恒星物理现有的解释机制，将导致新机制的发现。其二，现今测量宇宙膨胀的快慢，有一类指示器。通过这颗目前发现的最亮的、同时也是最远的超新星，我们可以用它来确定宇宙膨胀的性质。这两点都有待于科学家们不断深入研究。”

有趣的是，东苏勃和许多科幻迷一样，也非常爱看科幻类电影和小说。他接触的第一部科幻小说是法国作家儒勒·凡尔纳的《地心游记》。那是一个炎热的夏日黄昏，东苏勃在家里看这本书被父亲发现，“他把书一把拿走又还给了我，并告诉我说这叫科学幻想小说。我当时问父亲，这里边都是幻想出来的？父亲说，是幻想出来的，但都有科学分析。这句简单的回答，确立我整个科幻的理念，并持续到现在。”

2015年，刘慈欣的科幻小说《三体》，获得被称为科幻文学诺贝尔奖的雨果奖，其实东苏勃对它非常喜欢而且阅读多遍。他说，《三体》系列中对计算机、物理学等方面提出了令人心潮澎湃的大胆幻想，其中的很多科学假想是有着非常强大的理论基础的。很多人为其中诸如核聚变发动机、太空电梯、太阳帆等各种炫酷的太空技术着迷。这些技术离实现到底还有多远？

比如，太空电梯是《三体》小说中的关键技术之一，让人类进入天空的成本大大降低。东苏勃说，刘慈欣在小说中描述的太空电梯很真实，不是虚拟出来的，就像是一个海上钻井平台。而在现实中，美国正鼓励科研团队研发太空电梯；在太空电梯使用的缆绳材料方面，清华大学一个团队已经制作出一个2.3米长的碳纳米管，非常了不起。

那么应该如何建造太空电梯呢？东苏勃认为，要确保太空电梯相对地面不发生漂移，只能一端建在赤道上，另一端连接同步轨道卫星。由于细长物体的抗压能力远小于抗拉能力，为了防止太空电梯的缆绳被自重压垮，他说：“太空电梯并不是从赤道一直建造到离地球三万六千公里（同步轨道卫星轨道高度）的宇宙空间就完事了，而是在那个点要再往径向延伸，让一个重锤拉着它，保持碳纳米管电梯的缆绳始终是绷直的状态。”

好莱坞曾拍过一部名为《宇宙探险队》的科幻大片，片中的情节描述，在海洋星球上，一个小时等于地球7年。男女主角出门花了几小时执行一个任务，回到太空舱小伙伴老了好多岁。男主获救了，经过一百多年后仍处于中青年时期，女儿却已经垂死。有人向东苏勃请教，“理论上有这种可能吗？”他说，时间和空间是一体的，理论上空间越大，速度越快，则时间越短。不过那种一个小时等于地球7年，这个设置似乎有点夸张；“不过，时间畸变是爱因斯坦相对论的效应，理论上离黑洞越近，时间越慢。比如哥哥弟弟，20岁时哥哥去太空了，而弟弟留在地球上，等哥哥回来也许还是年轻人，但地球上的弟弟却已经老了。这倒是真的！”

如今，看到科幻迷和天文爱好者越来越多，东苏勃非常高兴，他希望大家关注地球外的家园，共同探索神秘外太空的科学奥秘。

名词解释：

什么是“超新星”？

超新星（恒星演化过程中的一个阶段）爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸度极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月（一般最多是两个月）才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散，并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称作超新星遗迹。

2016年1月，中国科学家观测到最强超新星，系太阳亮度5700亿倍。