超新星的观测及其意义

2.超新星的观测及其意义

除了在可见光区观测到的超新星遗迹外，通过专门用来观测来自太空的X射线的人造卫星“爱因斯坦天文台”，人类发现了不少天上的X射线源，其中有30个以上是X射线超新星遗迹。1572年出现的隆庆彗星，即第古新星，就留下了X射线遗迹。超新星冲击波使得星际介质温度高达几百万开，并辐射出强烈的X射线。这是一颗典型的Ⅰ型超新星。

使用射电望远镜，可以发现仅由最稀薄气体构成的超新星遗迹。比如，是射电天文学家最先发现了仙后座A这一超新星遗迹，后来在光学波段，也发现了它的极暗弱的对应体。

超新星爆发和宇宙线的产生也有一定的关系。星际介质中的粒子运动速度，一般都在每秒几十千米范围内，但是也有某些特殊情况—有的粒子运动速度，可以接近光速，这就是宇宙线。宇宙线是由一些物质粒子如电子、质子等组成的，在本质上完全不同于电磁波。一般来说，由于地球大气对宇宙线的吸收作用，探测宇宙线必须到大气层之外。如果搭乘气球上升到50千米的高空，就可以用底片拍摄宇宙线的踪迹。只有极少数能量极高的宇宙线，可以到达地球表面。但是，当高能宇宙线与地球大气发生作用时，会引发一种闪光效应，同时产生二级宇宙线，在地球表面探测二级宇宙线，是比较容易的。

射电望远镜

实验表明，一些能量较低的宇宙线，受到太阳活动的影响。比如，太阳活动有一个11年左右的周期，而观测到的低能宇宙线，也随着这个周期而有所变化。另外，当太阳活动增强时，会使得地球周围的磁场增强，从而使在地球上观测到的宇宙线活动减弱。相反地，宇宙线流量的最大值，往往出现在太阳耀斑等活动最小的时刻。观测也表明，绝大部分宇宙线，是来自遥远的宇宙深处的超新星爆发。

因为宇宙线常常会因为星际磁场的作用，而改变运动方向，我们很难判断它的辐射源在哪里。但宇宙线在与星际介质发生作用时，会辐射出γ射线；而γ射线是电磁波，运动方向不再受磁场的影响。美国宇航局曾发射了专门观测宇宙γ射线的人造卫星。观测结果表明，宇宙γ射线的分布，与发现的超新星的分布，有很好的相关性。这就在很大程度上，支持了宇宙线来自超新星爆发的观点。

超新星事件和新星事件，还有一个本质性的区别，即新星的爆发只发生在恒星的表面，而超新星爆发发生在恒星的深层，因此超新星博爱法的规模要大得多。超新星爆发时散落到空间的物质，对新的星际介质乃至新的恒星的形成，有着重要的贡献，但这些物质来自死亡恒星的外壳。

宇宙射线

超新星，处于许多不同天文学研究分支的交汇处。超新星，作为许多种恒星生命的最后归宿，可用于检验当前的恒星演化理论。在爆炸瞬间以及在爆炸后观测到的现象，涉及各种物理机制，例如中微子和引力波发射、燃烧传播及爆炸核合成、放射性衰变及激波同星周物质的作用等。而爆炸的遗迹，如中子星或黑洞、膨胀气体云，起到加热星际介质的作用。

超新星，在产生宇宙中的重元素方面，扮演着重要角色。大爆炸只产生了氢、氦以及少量的锂。红巨星阶段的核聚变，产生了各种中等质量元素（重于碳但轻于铁）。而重于铁的元素，几乎都是在超新星爆炸时合成的，它们以很高的速度，被抛向星际空间。此外，超新星，还是星系化学演化的主要“代言人”。在早期星系演化中，超新星起了重要的反馈作用。星系物质丢失以及恒星形成等，可能与超新星密切相关。

超新星

由于非常亮，超新星也被用来确定距离。将距离同超新星母星系的膨胀速度结合起来，就可以确定哈勃常数以及宇宙的年龄。