石春成 湖北第二師范學(xué)院 湖北武漢 430000

從古代流傳至今有嫦娥奔月等神話故事，反映了人類對(duì)于天空的向往，古代帝王更是為了能成仙升天不惜耗費(fèi)巨大的人力物力，可見人類對(duì)于神秘天空的渴望，然而，事與愿違，直到近代才有脫離地球的宇宙飛船，才有系統(tǒng)的天文知識(shí)，而這些系統(tǒng)的知識(shí)，是由幾千年來人類中那些對(duì)于天文有研究的人一點(diǎn)一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)與積累。

楊惟德，中國(guó)宋代宮廷天文學(xué)家，他是世界上發(fā)現(xiàn)超新星并記錄的第一人，超新星是目前天文學(xué)中最熱門的研究方向之一，在宋至和元年五月乙丑日即1054年7月4日，他注意到了天空中出現(xiàn)了一顆奇怪的星，日出前幾分鐘，一顆陌生的星升到地平線上，比天空中能見到的任何星都明亮的多仿佛天空中出現(xiàn)了第二個(gè)太陽(yáng)，這種天文現(xiàn)象是種人類難見的奇觀，于是他立刻向皇帝稟報(bào)，并解釋說這是一個(gè)吉祥的預(yù)兆，然后仔細(xì)的觀察并記錄于他的書《景佑六壬神定經(jīng)》中，由于當(dāng)時(shí)人們知識(shí)的匱乏以及社會(huì)的背景，并沒有意識(shí)到這個(gè)奇觀的重要性，楊惟德所發(fā)現(xiàn)的奇觀正是現(xiàn)如今天文學(xué)中最熱門的方向：超新星，他所發(fā)現(xiàn)的是超新星中最具有代表性的一種，研究者們稱之為蟹狀星云。他的這次記錄開啟了天文學(xué)的新紀(jì)元。

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡2005年拍攝的蟹狀星云圖片

超新星與超新星遺跡是目前天文學(xué)中最熱門的方向，然而人們對(duì)于天文學(xué)的了解甚微，甚至只停留在對(duì)于奇觀的新鮮感，本文將從幾個(gè)問題的引入來簡(jiǎn)單介紹一下超新星。

什么是超新星了？研究表明，某些大質(zhì)量恒星，其質(zhì)量超過錢德拉塞卡極限(約為太陽(yáng)質(zhì)量的1.38倍)，在演化到最后時(shí)期或接近最后時(shí)期時(shí)會(huì)經(jīng)歷一種劇烈爆炸，我們將這爆炸的恒星稱為超新星。

超新星形成的機(jī)制是什么了？已知存在的超新星有幾種不同類型，但其形成機(jī)制都來自兩種情形：1、通過核聚變產(chǎn)生能量過程的終止2、通過核聚變產(chǎn)生能量過程的突然啟動(dòng)。

圖1 .1:大質(zhì)量恒星演化到后期時(shí)爆發(fā)時(shí)模擬圖

如上圖1.1所示，第一種超新星的形成機(jī)制在于恒星本身的壽命到頭了，無法通過核聚變產(chǎn)生能量，當(dāng)大質(zhì)量恒星演化到接近后期的時(shí)候，其內(nèi)核無法發(fā)生熱核反應(yīng)，從而無法提供足夠的能量支撐表層物質(zhì)，這時(shí)候恒星就會(huì)發(fā)生引力坍縮，這個(gè)過程就相當(dāng)于一種恒星的爆炸，這種機(jī)制稱之為自毀型，衰老的大質(zhì)量恒星沒有了生命能量，它通過引力坍縮這種自毀的方式獲得能量，然而這種方式會(huì)使它毀滅，變成中子星或者變成黑洞。

超新星可分為哪幾類？以及它們的具體區(qū)別是什么？天文學(xué)家把超新星按它們光譜上的不同元素的吸收線來分類，最終分為兩類，I型超新星：沒有氫吸收線，II型超新星：有氫吸收線，其中I型超新星又分為Ia,Ib和Ic三個(gè)子型，Ia型超新星：沒有氫、氦吸收線，有硅吸收線，Ib型超新星：沒有氫吸收線，有氦吸收線，Ic型超新星：沒有氫、氦、硅吸收線。II型超新星又分為II-P超新星和II-L超新星。

現(xiàn)在認(rèn)為，Ia型超新星是由致密雙星系統(tǒng)中白矮星爆炸而形成的，因此研究此類超新星形成的模型是一個(gè)致密雙星系統(tǒng)。另一種此類超新星形成的模型為兩個(gè)白矮星的直接合并，當(dāng)兩個(gè)白矮星直接合并時(shí)，其質(zhì)量很容易超過錢德拉塞卡極限，然而這種情況發(fā)生的概率極其低，因此考慮較少。Ib和Ic型超新星形成的途徑和II型超新星相似，都屬于自毀型，即大質(zhì)量恒星演化到晚期，沒有了熱核反應(yīng)提供能量，從而發(fā)生引力坍縮，其中Ib型和Ic型又存在者一定的區(qū)別，前文所提到的光譜中IbIc型超新星的區(qū)別，Ib型超新星：沒有氫吸收線，有氦吸收線，Ic型超新星：沒有氫、氦、硅吸收線，這是由于形成Ib型超新星的過程中，會(huì)受到星際風(fēng)或者和周圍伴星的作用，從而失去外層，而外層是由氫元素構(gòu)成的，但外層中仍保留一定數(shù)量的氦，而Ic型外層所有的物質(zhì)都被強(qiáng)大的星風(fēng)吹散掉了。II型超新星根據(jù)光度曲線的差別又分為II-P超新星和II-L超新星，II-L超新星II-P超新星在光度曲線上都有一個(gè)“高原區(qū)”。

我們?yōu)槭裁匆芯砍滦橇?？超新星研究似乎?duì)地球并無影響，且用肉眼觀察到超新星貌似是不可能的事，其實(shí)并非如此，早在幾百年前，中國(guó)的一位名叫楊惟德的官員，向皇帝奏報(bào)了天空中出現(xiàn)了另外一顆“太陽(yáng)”，1572年，丹麥天文學(xué)家第谷又發(fā)現(xiàn)并記錄了一顆相同的“太陽(yáng)”，等等，后來研究者們總結(jié)到發(fā)生于銀河系及其衛(wèi)星星系（如大麥云、小麥云）中適當(dāng)位置的超新星，可以在地球上用肉眼直接觀測(cè)。超新星的爆發(fā)對(duì)地球是有影響的，研究者們規(guī)定，到地球距離為一百光年以內(nèi)的超新星，我們稱為近地超新星，超新星爆發(fā)會(huì)放出巨大的光能和伽瑪射線，而伽瑪射線會(huì)和地球的大氣層發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，從而破壞臭氧層，那么地球上的生物也就會(huì)受到影響，具資料表明，一顆近地超新星引起的伽瑪射線暴有可能是造成奧陶紀(jì)-志留紀(jì)滅絕事件的原因，所以探究超新星以及超新星遺跡可能對(duì)人類文明的消亡有著重大的意義。