反向冲击波的出现原因在于超新星各部分物质抛射的初始速度不一样，物质会以800至1400万公里每小时的速度传播，当速度慢的物质碰到后来追上来的物质之时，就会发生减速，并且将生成第二个冲击波，如同“回首掏”，速度方向与初始冲击波方向相反，说明“反向冲击波”会往后移动。

出品：太空伊卡洛斯

本期太空伊卡洛斯将为大家讲述宇宙中的超新星爆发，重点分析一下超新星爆发中出现的一个有趣现象，这是“反向冲击波”。根据我们传统的物理学常识，我们知道在一定的介质中，爆发、爆炸会形成冲击波，于是能量在介质中传递，比如我们看到的原子弹、氢弹爆炸，冲击波就格外明显，推动外层空气压缩并且向前运动。在宇宙中也是如此，超新星爆发是宇宙中最强大的能量释放之一，其代表这死亡、毁灭，但也代表着重生，因为超新星爆发可产生重元素，这些元素是构成生命的关键。

图注：非常漂亮的仙后座A超新星遗迹

在太阳系附近也有超新星爆发，比如科学家最喜欢观测的仙后座A超新星遗迹，这个超新星爆发时间可追溯到1680年，至今仍然在不断膨胀中。在13年前，NASA启动了一项观测计划，使用钱德拉x射线天文台等平台对仙后座A超新星遗迹进行全程盯梢式观测，掌握其在一个固定时间段内的变化规律。在过去13年内，我们看到了仙后座A超新星遗迹中出现的蓝色冲击波震荡，该过程还会发射强X射线等。

图注：仙后座A超新星遗迹的三张观测图像，代表不同物质分离过程。

仙后座A超新星遗迹基本情况

仙后座A超新星遗迹距离地球大约1.1万光年，发现时间在1947年，到了1999年7月23日，NASA通过钱德拉射电望远镜发现该残骸中心出现了一颗中子星，符合超新星爆发之后的残留物。钱德拉射电望远镜第一次观测时就给科学家们带来了新的科学成果，这颗中子星也开始辐射出X射线，，这一发现为科学事业开启了新篇章。通过观测仙后座A超新星遗迹，我们建立了超新星残骸的三维模型，发现了在超新星爆发中与生命诞生有关的一些重要元素，比如铁元素、钛44、镍元素等。

图注：在2000年至2007年之间的观测记录，蓝色条纹为冲击波

反向冲击波的出现原因

基于钱德拉望远镜的X射线数据、哈勃太空望远镜等观测数据，我们掌握了仙后座A超新星遗迹在可见光、红外光下的基本情况。反向冲击波的出现原因在于超新星各部分物质抛射的初始速度不一样，有着物质会以800至1400万公里每小时的速度传播，当速度慢的物质碰到后来追上来的物质之时，就会发生减速，并且将生成第二个冲击波，可免疫数光年，如同“回首掏”般神奇。这种冲击波速度方向与初始冲击波方向相反，说明“反向冲击波”会往后移动。虽然通常来讲，这种反向冲击波的传播速度远远低于初始冲击波，NASA经过大量的观测发现，在仙后座A超新星遗迹的冲击波中，有一些正好与我们所认为的相反。但它们的速度出现了下降，出现这种现象有可能是因为在最初的冲击波开始向外传播的时候，碰到了一些物质，并且开始减速。就像是在交通堵塞的高速公路上发生了一起车祸，其他车子便会向后移动，原理是相同的。

图注：蓝色箭头代表的就是反向冲击波

值得一提的是，反向冲击也带动了新的发现，仙后座A超新星遗迹周围尘埃、气体中粒径较大的颗粒可“躲避”反向冲击波的干扰，比如大约有11.8%的硅酸盐颗粒、15.9%的无定形碳颗粒就能避开反向冲击波的干扰。当然，不同超新星释放物质中的成分不同，我们庆幸也观测到硅元素、碳元素的存在，这些都是构成我们地球生命的关键元素。从另一个方面来说，超新星爆炸虽然极具破坏力，但也能够创造出一些重元素，为下一次恒星诞生奠定基础。

图注：残骸中的元素分布图，我们可以看到铁、硅、镁的出现，对生命的诞生有积极意义

残骸中发现中子星

作为大质量恒星爆炸后的产物，中子星已经在仙后座A超新星遗迹中存在。中子星的半径很小，只有10至20公里，但密度却相当于原子核，可以想象中子星上的引力有多么强大。一个70公斤的人撞上中子星上，相当于2亿吨的TNT能量释放，落入中子星表面的物体速度也达到每秒15万公里，但仍然没有超出光速。

图注：等超新星遗迹上的尘埃、气体消散之后，就剩下一颗孤零零的中子星

这说明中子星上的事件我们仍然可以看到了，如果中子星在继续升级，就是黑洞了，逃逸速度超过光速，连光都无法逃脱。在仙后座A超新星遗迹中发现反向冲击波，似乎是对中子星新生涯的一种开启仪式，在此之后，超新星遗迹将逐渐消散，我们也看不到反向冲击波，那么再过亿万年，就是一颗孤零零的中子星在那儿了。