超新星

天空里出现了极为罕见的景象，一颗明亮无比的星星突然出现于众星之中。在它面前，著名的天狼星变得暗淡无光，明亮的金星也不能与之匹敌，甚至太阳的光辉也不能把它压倒。在白昼的天空里它依然光芒四射，持续23天，举世瞩目，蔚为壮观。

这是怎么一回事呢？是新星爆发吗？不！它是一颗比新星亮得多的星，我们叫它“超新星”。

“嘉祐元年三月，司天监言：‘客星没，客去之兆也’。初，至和元年五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”这是我国宋朝《宋会要》中关于这一前所未见的天象的记录。它如实地反映了公元1054年超新星爆发的实况，是一份极有科学价值的历史记载。“客星没，客去之兆也。”经过两年时间，客人才走了，看不见了。

光阴似箭，一个世纪接着一个世纪过去了。除了留在厚厚的史书中的一些记载之外，人们早已把它忘记了。

望远镜发明之后，人们用它在天空里发现了许多云雾状的“星云”。其中有一个面貌不凡的星云，就在上述史书记载的那个位置(金牛座)上。从望远镜中看，在暗蓝色的天空里，它像一个威武地挥舞一对大钳的螃蟹，因此人们就叫它为“蟹状星云”。由于它那奇特的外形，惹得人们频频地给它留影。本世纪初有人测量了这些相隔多年的照片之后，发现这只螃蟹居然在逐年长大，它的角直径达到了180″，有月亮角直径的1／10那么大。测量结果告诉我们：星云正在不停地向外膨胀，膨胀速度极快，每秒为1300千米，它的角直径每年平均要长大021″。如果它过去一直以这个速度膨胀着，由此可以反推出它是哪一年爆发的，180″021″/年＝860年。这就是说，这事情是发生在860年前，也即1054年。那么，这不正是我国历史上记载的那位不速之客光临的年代97直到这时，人们才又想起了那早已忘记了的史实。于是，蟹状星云——超新星，这两者靠了历史的资料而紧紧地联系起来了，毫无疑问，蟹状星云正是1054年超新星爆发所留下的余迹。

超新星冠之以“超”字，是当之无愧的，它是迄今所知的宇宙中最大的爆炸事件(除了星系核活动外)。它在爆炸时可以把本身质量的1％～10％抛到空间中去，并以每秒1万千米的速度飞驰。它放出的能量最大可达1030尔格，即1后面加上50个零！数字之大，令人头晕目眩，能量之高，堪称高能现象。从光度上说，它最大绝对星等可达一18等，比新星还要亮1万倍。在银河系中，它可算是最亮的星了。可惜它很少出现，也许几百年才有一次。除了某些天文学家有幸用望远镜在别的星系里见到它以外，现在所有活在世上的人都没有见到过它，只有历史的记载上还珍藏着它的一些简略的史料。现在在我们银河系里能完全肯定为超新星事件的只有几起。

本世纪20年代初，在美国华盛顿科学院里，天文学家沙普利和柯蒂斯进行了一场激烈的辩论，争论的焦点是仙女座大星云离我们到底有多远。仙女座大星云，是一个用肉眼勉强看得见的像云雾一样的小斑点。争论的一方柯蒂斯认为，它是像我们银河系一样的巨大星系，是一个离我们十分遥远的由亿万颗恒星组成的巨大星系。争论的另一方沙普利却认为，它不过是银河系里的一个普通的天体。

大家知道，一盏灯离我们越远，看起来就越暗。柯蒂斯对仙女座大星云中出现过的几十颗新星进行了研究，发现它们比通常的新星要暗好多倍。根据这一点，柯蒂斯断定仙女座大星云离我们十分遥远。但是在仙女座大星云中，1885年曾经发现过一个特别亮的。新星”，它的亮度几乎和整个星云的亮度不相上下。根据这一点沙普利认为，既然同是星云中发生的新星，亮度却相差这么大，所以不能用它们的亮暗来判断星云的远近，这样就否定了柯蒂斯的看法。后来，由于有了大型天文望远镜，美国天文学家哈勃用25米口径的反射望远镜进行观测发现，仙女座大星云的确是一个离我们十分遥远的庞大的星系，证明了柯蒂斯的看法是对的。同时，哈勃还发现并且证明1885年的那颗。新星”不是一颗普普通通的新星，它在一个月里所发的光，比太阳一辈子发出的光还要多。现在我们知道，这是恒星在临终的时候发生的一种爆发现象，就好像死亡之前“回光返照。一样，它比普通新星的爆发要猛烈和壮观得多，天文学上把它叫做。超新星”。

遗憾地是，自从有了天文望远镜以来，在银河系里，科学家们还没有看到过恒星世界这种蔚为壮观的超新星爆发现象。

值得庆幸的是，这种千载难逢的“非常事件”，没有逃出我们祖先的眼睛，并且在我国的史书上留下了不少详细的珍贵的记载。最有名气的，要数宋史书上关于1054年超新星的记载。它的遗迹就是今天还能看到的，样子有些像螃蟹的蟹状星云，在它的中心还找到了一颗脉冲星。根据宋史记载，1054年超新星爆发的时候，有23天白天都能看到。宋史上记载，1006年超新星爆发的时候，形状像半轮明月，有芒角，明亮得可以照见东西。这比1054年的超新星要明亮得多。在欧洲、阿拉伯、朝鲜、日本也都有关于1006年超新星的记载，甚至在美国亚利桑那州发现的古代印第安人的壁画中，也有描述这次超新星爆发的图画。可以想见，在当时，1006年超新星真可以说是举世瞩目的“明星”了。奇怪的是，1006年超新星的遗迹比蟹状星云暗弱得多，一直到1976年才被发现。

这些历史上的珍贵记载，给今天开展对超新星的科学研究工作提供了宝贵的资料。人们先后在1054年、1572年和1604年等超新星爆发的位置上，找到了它们的遗迹，于是开始了比较系统的对超新星遗迹的科学研究工作。

大家知道，炸弹爆炸以后的碎片是越飞越慢的。在本世纪40年代人们惊奇地发现，1054年，超新星爆发遗留下来的蟹状星云向外的膨胀不是越来越慢，而是越来越快。是什么力量推动星云的膨胀呢？人们很早就注意到在蟹状星云的中心有几条奇怪的光带，它们有时候还以非常高的速度移动，很像是星云中心发出的某种波动。那么，星云中心会有什么样的天体发出这种波动呢？

我们知道，蟹状星云最突出的特点是：它发出的光很强，实际亮度比太阳还强10000倍，以后又陆续发现它还是一个强大的射电源和X射线源，也就是说，在不同的波段，蟹状星云都在辐射着很强的电磁波。

理论研究表明，所有这些辐射，都是由在磁场里作高速运动的电子产生的。辐射的波长越短，电子失去能量，停止辐射得就越快。从50年代，科学家们在研究了蟹状星云的发光强度以后认为，蟹状星云中肯定有一个能不断提供高能电子的强大能源。这个能源究竟是什么呢？这就是有名的蟹状星云的能源之谜。

进入60年代，在1967年，人们发现了脉冲星。1968年，又在蟹状星云的中心，找到了周期很短的脉冲星。它是一颗质量很大体积很小的中子星；有趣地是，这颗中子星的自转速度正在逐渐变慢，它释放出来的能量，刚好可以满足蟹状星云的需要，这就为解开蟹状星云的能源之谜找到了答案。

但是，科学技术的发展是没有止境的。科学工作者又提出了新的研究课题，就是这些高能电子又是怎样源源不断地输送给蟹状星云的呢？

进入70年代，随着空间科学技术的发展，促进了X射线天文学的迅速发展，这为解决这个难题提供了手段。如果我们能测出星云发出的X射线是在哪里产生的，那也就可以断定高能电子也是在g6里产生的，但是要看到天体发射X射线的细节，也是很不容易的。例如：利用火箭或者卫星，才能进行对宇宙空间X射线的观测研究。幸好蟹状星云能够被月亮挡住，这和发生日食的道理是一样的。科学家们抓住1974年月亮挡住蟹状星云的时机，果然找到了蟹状星云中发射X射线的一个小小的区域。奇怪地是：这个区域的中心并不是脉冲星，而是在偏离它10个弧秒的最亮的一个光带的位置上，看来这个光带就是脉冲星把能量交给电子的场所，或许就是脉冲星发出的低频波，把电子加速到高能的。

1978年11月3日，美国发射了一颗用爱因斯坦名字命名的卫星。这颗卫星能够观测比过去弱1千多倍的X射线源，还能描绘出X射线源的精细照片。经过对大量资料的初步分析表明，蟹状星云X射线源的形状很像一个铃铛，蟹状星云中心的那个脉冲星好像个铃铛锤。在脉冲星的旁边，还有一个比较大的发射X射线的亮区，证实了1974年对月亮挡住蟹状星云时所进行的观测结果。

通过研究观测发现，作为超新星爆发的遗迹，蟹状星云并不典型，蟹状星云在很多方面都是很特殊的。

首先，蟹状星云的射电辐射，是中心区域强，四周弱；其他超新星遗迹；却是四周强中心弱，成为一个壳层结构。

其次，从X射线的发射来说，其他超新星的遗迹也和蟹状星云完全不同，其他超新星遗迹的X射线都很弱，而且也不是来自高能电子。

总之，通过对超新星遗迹的研究，我们可以这样说，至少存在着两种不同的超新星：一种在爆发的时候，会形成中子星；而更多的情况却是，大爆发以后整个恒星全都被炸碎或瓦解，并没有形成中子星。天文学家意识到，这些超新星遗迹，是大自然赐给我们探索超新星爆发事件以及它的前因后果的好标本，应该趁着它们还没有完全湮灭在星际空间的时候，从各个角度，用各种手段，深入地去了解它们的信息，这对超新星的形成和恒星晚期演化的理论研究工作，都有着重大的意义。