10.12 自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

希望是隱藏在群山後的星星,探索是人生道路上執著的旅人。——第谷·布拉赫

你知道我們人類直立行走最大的好處是什麼嗎?那就是我們的眼睛不用整天朝地上看,而是有更多的機會仰望星空,這會給人類的思維帶來無限的遐想,這樣我們就能思考我們是誰?天空繁星亮點是什麼?橫跨整個天空的昏暗亮帶是什麼?據人類有記載的裸眼觀天時代以來,大約每隔一個世紀天空中就會有出現以前從未見過的明亮“恆星”,並且發出耀眼的光芒,甚至在很短的時間內,其光度會超過天空中任何一顆恆星!

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

相信你已經知道我說的是什麼了。這不是恆星在發光,也不是有恆星誕生了!而是組成恆星的原子正在經歷一場失控的核聚變反應,產生了著名的超新星爆發現象!上文說了大約一個世紀在我們的天空中就會出現一次這樣的天文現象,但不幸的是,自從1609年光學望遠鏡發明以來,我們還沒有看到過超新星在我們的星系中爆發。

1604年,開普勒超新星

人類最後一次裸眼看到超新星爆發事件發生在1604年,兩年以後就從人們的視野中消失了,這就是開普勒超新星。(1987年那個著名的1987A超新星發生在大麥哲倫星雲,一個距銀河系大約16萬光年遠的衛星星系)

但值得慶幸的是,我們現在不僅可以在可見光下,還可以在不同波長的光線下觀察、研究這些超新星殘骸現在的模樣

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

開普勒超新星

錢德拉X射線天文臺拍攝的開普勒超新星

1604年爆發的這顆超新星是地球上最後一顆肉眼可見的超新星,上圖所示為錢德拉X射線天文臺提供的可見光、x射線和紅外線下的合成圖。從圖中可以看到星雲中性沒有強大的x射線源(中子星或黑洞存在的證據),說明這是Ia型超新星爆發後的殘骸,來自兩顆白矮星合併或一顆白矮星吸積了足夠多的物質(1.4倍太陽質量)在其核心產生了失控的核聚變,並且摧毀了整顆恆星。

1572年,第谷超新星

在此開普勒超新星之前人類觀察到的超新星為:SN 1572,也就是1572年的第谷超新星

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

第谷超新星

據第谷當時的描述,這顆超新星爆發時其光度在白天都可以看到,但自那以後超新星的殘骸不僅是從亮度還是規模上都發生了很大的變化。現在看來爆炸的恆星超熱殘骸已經以每秒數千公里的速度被吹進廣闊的星際空間中,而且其溫度現在依然很高,並且向外輻射著X射線,還有被超新星加熱的宇宙塵埃、冷氣體發出的紅外線!

1181年的SN 1181

在第谷超新星之前,我們在地球上還看到過一次超新星爆發事件!這要追溯到1181年的SN 1181,我國和日本的天文學家在8份不同的文書上記錄了這顆超新星。但我們現在仍然不確定我們是否找到了這顆超新星的遺蹟,以下是疑似候選著:3C58。(貌似又被證明了並不是,也就是說目前沒找到)

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

3C58

那麼在SN1181之前呢?就是有名的天關客星SN 1054。

史書上準確地記載了這顆超新星的爆發年——北宋至和元年,即公元1054年。

而且我們現在也發現了這顆超新星的遺蹟,看下圖。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

蟹狀星雲

從星雲我們應該可以看到,這顆超新星的殘骸和1604年或1572年的完全不一樣,它是一種完全不同的超新星爆發!有沒有覺得這個星雲很眼熟,它就是著名的蟹狀星雲,也被稱為梅西耶1號,蟹狀星雲並不是由白矮星發生合併或失控核反應形成的,而是由一顆超大質量恆星耗盡其核心燃料,爆發的核坍縮型超新星,稱為Ⅱ型超新星。

坍縮的恆星核心產生了一個脈衝星,它是宇宙中最精確的時鐘之一,在計時方面只有地球上的原子鐘可以與其媲美。

有史以來最亮的超新星,周伯星 SN1006

在SN 1054之前呢?那就是地球上有記錄以來最亮的超新星:周伯星 SN1006。

《宋史·天文志》公元1006年的5月1日凌晨,北宋景德3年,人們在南天的豺狼座方向突然看到一顆亮星,6天后甚至可以照亮地上的物體,亮度相當於半個月亮。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

SN1006

看上圖,我相信你應該能夠分辨出這曾經是一顆白矮星,還是一顆超大質量恆星!1000年來,這次爆發產生的“氣泡”直徑超過了4光年,如果是太陽在1000年前發生了這樣的爆發,那麼現在氣泡的邊緣應該已經到半人馬座阿爾法星的一半了!

中國史書記載的超新星可以追溯到公元185年

那麼在SN1006之前呢?在公元393年我們可能發現了一顆超新星。

我國對SN 393的記載在《宋書·卷二十五》:太元十八年春二月客星在尾中,至九月乃滅。

說的意思是東晉孝武帝司馬曜393年在天蠍座的尾巴,出現了一顆亮星,並且持續了8個月之久!這個目前我們也沒有找到,至少不確定。可能在386年還發現了一顆,也可能沒有,我查不到。但是迄今為止最古老的超新星是:SN 185!而且我們也發現了這顆超新星的殘骸RCW86

被我國天文學家記錄在《後漢書》中。位置在圓規座和半人馬座之間,靠近南門二的附近。

後三種超新星只在我國記錄中有發現;西方的資料根本就沒有記錄下來。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

2000年後,我們僅從x射線圖像就可以看出超新星爆發之前是一顆白矮星,還是一顆超大質量恆星。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

從近2000年前開始,超新星遺蹟SN 185(RCW 86)仍然有一小部分外部“氣泡”在可見光的波段中可以被看到,如上圖中紅色部分所示。就像一場煙花表演的最後階段,這是肉眼能看到的最後一部分。(藍色是x射線下的電離氣體)

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

SN1006現在在可見光下已經幾乎看不見了,除了一條薄帶和一些沿著外殼的非常微弱的氣體。但

SN 1054蟹狀星雲,是我們上文中唯一一個核坍縮型超新星,有著完全不同的故事。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

上文中蟹狀星雲是一幅可見光下圖像,外層的氣體富含一些較輕的重元素(氧、碳、氮)當這些元素被過熱並散佈在星際空間時,會在星雲中產生美麗的對比色。因為各種元素都有自己獨特的發射譜線。

1604年以後無法用肉眼看見的兩顆超新星:
仙后座A、人馬座的G1.9+03

不幸的是,自1604年以來,我們的星系就沒有出現過肉眼可見的超新星。但是在17世紀晚期,發生了一顆超新星爆發,但這顆超新星的殘骸在可見光下非常微弱,我們肉眼無法看到,因為銀河系背景的塵埃和氣體擋住了大部分的可將光,但它卻是我們天空中最大的射電源:仙后座A!

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

據估計,仙后座A距離我們約11000光年,直徑已經超過了10光年,比蟹狀星雲要大得多,在它的中心有一個神奇的中子星或者一個黑洞(很可能是一個黑洞)。

哈勃太空望遠鏡有一張長時間曝光的照片,捕捉到了仙后座A爆發後留下的可見光,下圖中的照片向我們展示了什麼是“宇宙煙花”。

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

在很長一段時間裡,我們一直認為仙后座A(估計發生在1680年)是銀河系最年輕的超新星。但是我們需要知道以下幾點:

  • 我們離銀河系中心大約25000光年,
  • 超新星在星系中每世紀發生一次,
  • 自1604年以來,我們肉眼沒見過超新星
  • 但我們在11000光年之外找到了一個自1604年以來超新星爆發事件。

那麼1680年後還發生了什麼?

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

1984年我們甚大陣射電望遠鏡(Very Large Array)發現了銀河系最新的超新星遺蹟:人馬座的G1.9+03 !

自1604年以來,天空中為啥再也沒有出現過超新星爆發事件?

這顆超新星爆發大約發生在19世紀60年代,圖像顯示為Ia型超新星遺蹟,起源於一顆白矮星,但這顆超新星爆發在銀河系中心附近(有巨量的塵埃),距離我們大約

25000光年。即使用當時世界上最大的列維亞森(Leviathan)反射望遠鏡,也無法在可見光下看到超新星的爆發場景。

在很短的時間內,超新星殘骸的直徑已經擴大到2.6光年左右,2007年錢德拉的觀測發現,殘骸的大小已經比1984年VLA(甚大陣射電望遠鏡)發現時大了15% !

總結:啥時候肉眼能看到超新星爆發?

這就是銀河系中偉大的超新星故事,自1604年以後地球上沒有人親眼見過超新星爆發,但仔細想一下:在過去的數萬年裡,銀河系中可能還有數百顆其他的超新星爆發了,而爆發的可見光正在來我們地球的路上,所以下一顆超新星照亮我們的天空只是時間的問題,我們也只需耐心的等待即可。


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