为什么要研究超新星?

时间:2017-02-27 15:44:45
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摘要:  作者:李良   关键词:超新星  1987年的2月23日,所有南半球的天文学家都把望远镜指向了大麦哲伦星云。那里出现了一颗肉眼看得到的超新星:SN 1987A。这是自1604年开普勒超新星(SN 1604)以来观测到的最明亮 ...

  作者:李良

  关键词:超新星

  1987年的2月23日,所有南半球的天文学家都把望远镜指向了大麦哲伦星云。那里出现了一颗肉眼看得到的超新星:SN 1987A。这是自1604年开普勒超新星(SN 1604)以来观测到的最明亮的超新星爆发。对它的研究一直持续到现在。为什么超新星会这么吸引天文学家的兴趣呢?让他们来告诉你吧。

  超新星爆发是非常壮观的,亮度可以一下子提高100亿倍,是现在已知恒星世界中最激烈的爆发现象。

  天体物理学家一般认为,超新星是恒星演化的一个十分关键的阶段。对于质量比太阳大3.5倍以上的恒星,在其演化的晚期,核心部分的核能源用尽之后,会发生星体核心的大坍缩,并由此引起一种核反应而导致星球的大爆炸。超新星并非“超级新生的星”,而是恒星死亡之前的一次“杰出表演”。一般的新星一次爆发后,有可能再次爆发,而超新星基本上是把整个星体都爆炸掉了。

  通过观测超新星各种波长的辐射,我们知道,超新星爆发时向空间释放大量能量,光度突然增加几千万倍;同时抛射出大量粒子,其中最快的中微子的运动速度与光速相等。根据爱因斯坦相对论原理,在此过程中还会辐射出引力波,也以光速运动。记录、研究以上这些天体物理现象,对于全面研究天体的结构和演化规律,具有非常重要的意义。研究超新星的气体膨胀壳,并将其结果与亮度和温度的数据结合,天文学家就能够测量出超新星的距离,乃至我们宇宙的大小。

  许多超新星显然由于银河系范围内气体云挡住人们的视线而看不见。超新星爆发如同光辉的灯塔,由于它们的辐射到达地球之前,在空间受到气体尘埃云的吸收,人们探测这些吸收线,就可以得出其间的云是由什么组成的,进而为宇宙学研究提供科学依据。

  近年来有些学者认为,超新星爆发产生的大量宇宙线和重元素投入到星际空间,成为以后形成新的恒星和行星的原材料。例如,有人研究了一些陨石中同位素的含量后提出,超新星的冲击波曾给原始太阳星云“射入”自己的一些元素;超新星爆发所喷出的大部分气体曾包围了原始太阳星云,并把原始太阳星云压缩到一定密度,使星云缩聚,此后逐渐形成了太阳及其行星系统。

  根据现代天文学理论,恒星在大坍缩之后的结局是形成致密天体,譬如主要由中子组成的中子星,即脉冲星,以及引力极强的黑洞。致密天体核心部分中,沙粒大小的物质便重达10万吨以上。大多数天文学家期望在超新星爆发后的原来位置上,能发现脉冲星或黑洞。

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