爲什麼要研究超新星?

勿忘幸福的味道


超新星是一類災變變星,是宇宙中最劇烈的天體活動現象之一,爆發時星體的全部或大部分物質被炸散,最大亮度幾乎相當於整個星系的亮度。研究新星及超新星對於瞭解天體演化有很大幫助。公眾超新星搜尋項目是由星明天文臺和中國虛擬天文臺合作開展的面向普通大眾的宇宙新天體搜尋項目之一,利用位於星明天文臺的一架星特朗C14望遠鏡讓大家通過虛擬天文臺這個平臺在茫茫星海中尋找超新星和新星。截止2018年3月11日,此項目已發現獲得光譜認證的12顆超新星和4顆河外新星。

在古代,人們只要看到天上新出現的星,就把這顆星稱為新星。1885年,天文學家在M31(當時還認為M31是位於銀河系中的“星雲”)中發現一顆“新星”,其最亮時的視星等為5.8星等,幾乎相當於整個M31的亮度。1924年,美國天文學家埃德溫·哈勃證明M31其實是位於銀河系以外的星系,這時人們意識到1885年爆發的“M31新星”其實比原先想象的遠得多,所以其釋放的能量更多,光度也就更亮,於是重新審視了這顆“新星”。隨後,有人造了超-新星這個詞來描述這類天體,再後來去掉了中間的橫槓,就成了超新星,沿用至今。

而這顆M31超新星也成為了人類歷史上發現的第一顆銀河系以外的超新星,它也是M31中至今發現的唯一一顆超新星,編號SN 1885A,也稱為仙女座S超新星。1924年以後,天文學家又證認了至少6個以前被認為是新星的,其實是超新星,這些超新星都位於銀河系內,在我國古籍中均有記載,詳細介紹請參見附錄。自從1604年開普勒超新星以後,銀河系內已經400多年沒有觀測到超新星爆發了,400年來最為明亮也是距離最近的超新星是1987年在大麥哲倫星系中爆發的SN 1987A。

美國天文學家埃德溫·哈勃

那麼,超新星是怎麼產生的呢?之前講的雙星系統中,如果白矮星從伴星上吸取的物質過多,會發生什麼現象呢?更猛烈的爆炸?沒錯,如果吸取的物質使白矮星的質量超過了1.44倍太陽質量,也就是所謂的錢德拉塞卡極限,那麼電子簡併壓力將輸給引力,使碳元素可以進行融合反應,並使碳融合能量在1秒內將整個白矮星點燃,於是白矮星作為超級核武器在太空中爆炸了,其威力如何?設想一顆比太陽更重的氫彈吧。白矮星的全部物質因此被炸散,產生的能量狂飆天庭,亮度增加幾千萬倍,幾乎相當於整個星系的亮度,這就是Ia型超新星,又叫熱核爆炸型超新星。Ia型超新星最亮時絕對星等差不多總為-19.5等,這點已為實際觀測與理論推算所證實,而其視星等可由觀測得出,再通過距離模數(m-M=5lgD-5)便可計算出超新星所在的遙遠星系或星系團的距離,因此Ia型超新星可用作測量距離的“標準燭光”。宇宙加速膨脹和暗能量的存在就是用Ia型超新星得出的光度距離和用哈勃紅移定律得出的宇宙學距離比較而提出的。

對於大於8倍太陽質量的恆星,因核心引力過大,會在核心未達到電子簡併效應就持續不斷的點燃核心內物質,將核心內的氫聚變為氦,氦繼續轉變為其他元素,直到最後生成鐵。由於鐵的核融合反應為吸熱反應,所以無法形成更重的元素。這個時候已經沒有其他東西能阻擋恆星的引力了,於是恆星開始坍塌,產生猛烈的爆炸,但其劇烈程度不及Ia型超新星,這便是Ia型超新星之外大部分超新星的成因,這類超新星也稱為核坍縮型超新星。

不同類型超新星的大致光變曲線

超新星分類依據的是超新星的光譜和光變曲線。首先根據有無氫線分為I型超新星和II型超新星:I型超新星無氫線,II型超新星有氫線。


分享到:


相關文章: