超新星遺跡——金牛星座中的蟹狀星云

第三類星云就是超新星遺跡，雖然它的名字里沒有“星云”兩個字，但它卻是一種很重要的星云。和“行星狀星云”一樣，它也和恒星的生命過程有密切關(guān)系，它是超新星（supernova）爆發(fā)后拋出的氣體形成的。

狐貍座的啞鈴星云

什么是超新星？這和“新星”（nova）一詞有關(guān)。1572年，丹麥天文學(xué)家第谷（Tycho Brahe）發(fā)現(xiàn)在仙后星座內(nèi)突然出現(xiàn)了一顆星星。原來在同一位置上并沒有的，現(xiàn)在它固定在仙后座內(nèi)，所以第谷稱它為“新星”。1885年，天文學(xué)家又在仙女座大星云中發(fā)現(xiàn)了一個很亮的星星，幾乎比一億個太陽的亮度還大。直到20世紀(jì)以后，人們才弄清楚，像這樣突然出現(xiàn)的星星，并不是誕生的“新星”，而是恒星演化末期發(fā)生的現(xiàn)象。那些恒星亮度增加約數(shù)百萬倍的現(xiàn)象被稱為“新星”，而那些亮度增加億倍以上的現(xiàn)象則被稱為“超新星”。

“超新星遺跡”是超新星爆發(fā)時，星體的外層向空間迅猛地拋出大量物質(zhì)，它們與星際物質(zhì)作用，形成的遺留在空間的絲狀氣體云和氣殼。在歷史文獻(xiàn)中，已經(jīng)確認(rèn)的一些超新星記載有：1054年，我國宋朝所記錄的“天官客星”；1572年，第谷在仙后星座發(fā)現(xiàn)的超新星；1604年，開普勒在蛇夫星座發(fā)現(xiàn)的超新星。

“天官客星”一般都稱為“中國超新星”。我國史書《宋會要》記載：“至和元年五月晨出東方，守天關(guān)，晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。”說的是公元1054年7月4日清晨，天空中出現(xiàn)了一顆特別明亮的超新星，在金牛座（中國古星名“天關(guān)”）附近，白天也能看見它亮如金星，光芒四射，一直持續(xù)了23天。1942年左右，天文學(xué)家確定，“中國超新星”的殘骸就是著名的金牛座蟹狀星云（M1）。

丹麥天文學(xué)家第谷

射電天文學(xué)問世以后，人們發(fā)現(xiàn)超新星遺跡都是很強(qiáng)的射電源。與“行星狀星云”一樣，這類星云的體積也在膨脹之中，最后也趨于消散。目前，銀河系內(nèi)已找到了一百多個。

金牛星座中的蟹狀星云由超新星炸出的物質(zhì)組成，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)散到直徑大約10光年的范圍內(nèi)，并且仍以高達(dá)1800千米/秒的超高速向外膨脹。它的絲狀物都在向外膨脹，不同的絲狀物有不同的膨脹速度。

超新星N49爆發(fā)后的遺跡

蟹狀星云的另一個重要科學(xué)意義，是它為科學(xué)家提供了一種相對可信的恒星演化過程，那就是在它的中央發(fā)現(xiàn)了一顆中子星。按照恒星演化理論的假設(shè)，超新星爆發(fā)時，氣體外殼被拋射出去，形成超新星遺跡，而核心卻迅速坍縮，由恒星質(zhì)量決定它最終是變成一顆白矮星還是變成一顆中子星，或者變成黑洞。

天文學(xué)家在蟹狀星云中發(fā)現(xiàn)的中子星，正好為這種假設(shè)提供了證據(jù)。因為中子星體積非常小，直徑大約只有30千米，自轉(zhuǎn)速度非?？?，每秒大約轉(zhuǎn)動33次，因此用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看不到。它是因為有脈沖式的無線電波輻射而被發(fā)現(xiàn)的，并在理論上確定為中子星。天文學(xué)家可以通過蟹狀星云來了解重質(zhì)量恒星演化末期與中子星的性質(zhì)，難怪有學(xué)者稱:“蟹狀星云是研究恒星爆炸死亡的寶庫?！?/p>