為什么要研究超新星?

  作者:李良

  關鍵詞:超新星

  1987年的2月23日,所有南半球的天文學家都把望遠鏡指向了大麥哲倫星云。那里出現(xiàn)了一顆肉眼看得到的超新星:SN 1987A。這是自1604年開普勒超新星(SN 1604)以來觀測到的最明亮的超新星爆發(fā)。對它的研究一直持續(xù)到現(xiàn)在。為什么超新星會這么吸引天文學家的興趣呢?讓他們來告訴你吧。

  超新星爆發(fā)是非常壯觀的,亮度可以一下子提高100億倍,是現(xiàn)在已知恒星世界中最激烈的爆發(fā)現(xiàn)象。

  天體物理學家一般認為,超新星是恒星演化的一個十分關鍵的階段。對于質量比太陽大3.5倍以上的恒星,在其演化的晚期,核心部分的核能源用盡之后,會發(fā)生星體核心的大坍縮,并由此引起一種核反應而導致星球的大爆炸。超新星并非“超級新生的星”,而是恒星死亡之前的一次“杰出表演”。一般的新星一次爆發(fā)后,有可能再次爆發(fā),而超新星基本上是把整個星體都爆炸掉了。

  通過觀測超新星各種波長的輻射,我們知道,超新星爆發(fā)時向空間釋放大量能量,光度突然增加幾千萬倍;同時拋射出大量粒子,其中最快的中微子的運動速度與光速相等。根據(jù)愛因斯坦相對論原理,在此過程中還會輻射出引力波,也以光速運動。記錄、研究以上這些天體物理現(xiàn)象,對于全面研究天體的結構和演化規(guī)律,具有非常重要的意義。研究超新星的氣體膨脹殼,并將其結果與亮度和溫度的數(shù)據(jù)結合,天文學家就能夠測量出超新星的距離,乃至我們宇宙的大小。

  許多超新星顯然由于銀河系范圍內(nèi)氣體云擋住人們的視線而看不見。超新星爆發(fā)如同光輝的燈塔,由于它們的輻射到達地球之前,在空間受到氣體塵埃云的吸收,人們探測這些吸收線,就可以得出其間的云是由什么組成的,進而為宇宙學研究提供科學依據(jù)。

  近年來有些學者認為,超新星爆發(fā)產(chǎn)生的大量宇宙線和重元素投入到星際空間,成為以后形成新的恒星和行星的原材料。例如,有人研究了一些隕石中同位素的含量后提出,超新星的沖擊波曾給原始太陽星云“射入”自己的一些元素;超新星爆發(fā)所噴出的大部分氣體曾包圍了原始太陽星云,并把原始太陽星云壓縮到一定密度,使星云縮聚,此后逐漸形成了太陽及其行星系統(tǒng)。

  根據(jù)現(xiàn)代天文學理論,恒星在大坍縮之后的結局是形成致密天體,譬如主要由中子組成的中子星,即脈沖星,以及引力極強的黑洞。致密天體核心部分中,沙粒大小的物質便重達10萬噸以上。大多數(shù)天文學家期望在超新星爆發(fā)后的原來位置上,能發(fā)現(xiàn)脈沖星或黑洞。

責編:微科普

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