超新星

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基本数据

超新星是恒星的爆炸。在短时间内，它释放出极多的光，一颗恒星就能盖过所在星系中数千亿颗恒星的光芒。

这个词来自拉丁语“nova”，意为“新”，因为在早期观测者看来，就像出现了一颗新星。实际上，那是一颗老恒星正在走向终结。

天文学家根据超新星的光以及光中的化学“指纹”，即光谱，对它们进行分类。在众多标签背后，恒星爆炸基本上只有两种方式。

质量超过太阳约8倍的恒星会在核心中聚变越来越重的元素，从氦一直到硅。这条链在铁处停止，因为聚变铁要消耗能量而不是释放能量。

失去了支撑它的能量，铁核会在不到一秒内坍缩。它收缩成一个只有几千米宽的球，然后反弹，大量叫作中微子的微小粒子帮助推动一道激波，把整颗恒星撕裂。

留在中间的要么是一颗中子星，要么对于质量最大的恒星来说是一个黑洞。天文学家根据恒星保留了多少外层的氢和氦，把这些爆炸标为II型、Ib型或Ic型。

白矮星是类太阳恒星留下的致密核心，大小与地球相当。如果没有外界干扰，它只会在数十亿年里慢慢冷却。

但如果它与另一颗恒星组成紧密的双星，它就可能获得额外的质量，要么从伴星那里吸取气体，要么与另一颗白矮星合并。当它的质量接近太阳的约1.4倍时，碳聚变就会失控，整颗白矮星爆炸，什么也不留下。

由于Ia型超新星的峰值亮度相当可预测，天文学家把它们当作“标准烛光”来测量宇宙中的距离。1998年，这种方法揭示出宇宙的膨胀正在加速。

1054年，中国天文学家记录了金牛座的一颗“客星”，它在白天也能看到，持续了数周。它的残骸就是蟹状星云，距离约6500光年，中心有一颗快速自转的中子星。

1572年，第谷·布拉赫观测了仙后座的一颗新星，并证明它远在月球之外，这挑战了“天界永恒不变”的旧观念。那是一颗Ia型超新星。

1604年，约翰内斯·开普勒研究了蛇夫座的另一颗超新星。它至今仍是人们在银河系中用肉眼看到的最后一颗超新星。

1987年，银河系附近的小星系大麦哲伦云中有一颗恒星爆炸了。SN 1987A是第一颗被地球上的探测器捕捉到中微子的超新星，中微子比它的光被注意到早了几个小时，证实了核心坍缩的机制。

早期宇宙几乎只有氢和氦。几乎所有更重的元素都是后来在恒星内部“烹制”出来，并在恒星死亡时被抛出的。

核心坍缩型超新星释放大量的氧、硅和钙，而Ia型爆炸是铁的主要来源。激波还会帮助压缩附近的气体云，从而引发新恒星的形成。

一些最重的元素，比如金，似乎主要来自中子星合并等其他事件。无论如何，你骨骼中的钙和血液中的铁，都是在太阳诞生之前就已生生灭灭的恒星中制造出来的。

参宿四是猎户座那颗发红的肩星，一颗距离约500至650光年的红超巨星。它质量大、年龄老，几乎肯定会以核心坍缩型超新星的形式结束生命。

2019年底至2020年初，它急剧变暗，引起了很大轰动。哈勃空间望远镜和欧洲南方天文台甚大望远镜的研究表明，原因是这颗恒星吐出的一团尘埃云，而不是即将爆炸的征兆。

目前的估计认为爆炸将发生在未来约10万年内的某个时候，以人类的时间尺度来看，在我们有生之年不太可能发生。届时它会亮到在白天也能看到，持续数周，但它太遥远了，不会危害地球。

银河系中肉眼可见的超新星很罕见，所以实际可行的方法是用望远镜观察其他星系。每年业余和专业巡天都会发现数千颗超新星，每年有几颗出现在明亮的近邻星系中，亮度达到12或13等，在暗夜下用中等口径的家用望远镜就能看到。

你也可以观看超新星遗迹。冬季傍晚，金牛座牛角尖附近的蟹状星云（M1）在小型望远镜中呈现为一团暗淡的雾状斑块。

如果银河系中发生超新星，世界各地的中微子探测器很可能会在它的光变得明显之前发出预警，让观测者抢先一步。