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宇宙奇观——蟹状星云

2021-03-15 16:01  来源: 新华网

1054年,中国的天文学家记载了一颗意料之外的星星,他们称之为“客星”。它看起来像是突然出现在天空中的某处,并且在长达一个月的时间里,人们都可以在白天看到这颗星星。之后,它渐渐暗淡,大约两年后彻底消失。宋代的司天监们忠实地记载了这段观测记录:“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。”(《宋会要》)

1758年,法国天文学家梅西耶通过望远镜在金牛座的牛角尖(天关星)附近,发现了一个小小的云雾状白斑,他把这个星云记载下来,这就是M1。1845年,英国天文学家罗斯伯爵花费10年艰辛劳动和3万英镑巨资,建成了一架口径1.8米的反射望远镜,并连续多年对M1进行观测,还给它取名“蟹状星云”。1920年代,哈勃发现星空里的这只“螃蟹”正在长大。根据其膨胀速度可以推断出蟹状星云应该来自于900年前的一次超新星爆发——1054年天关客星。

宋代的天文官员并不知道发生了什么事情,而千年后的我们知道这是一次超新星爆炸。现代天文学家们还找到了那次超新星爆炸事件的遗迹——位于金牛座的蟹状星云。

那么超新星爆炸是怎么一回事呢?

超新星爆炸开始于红超巨星的中心形成的致密铁核。由于无法抵抗引力的作用,该核心会在不到一秒的时间内以接近1/4光速的速度迅速坍缩,而这一过程会同时向外以几乎相同的速度发出冲击波,将恒星的外壳撕裂并爆炸开来。爆炸的力量使得一些原子撞入别的原子中,形成了比铁还要重的元素。超新星将此前由核聚变产生的元素以及在爆炸中产生的元素统统送入星际空间,这使得分子云中的元素变得更加丰富,之后这些元素便会成为新形成的恒星和行星的一部分。

蟹状星云与地球的距离是6500光年,也就是说,那次超新星实际上爆发于7400多年前,那时的地球生命对这一震彻寰宇的恒星爆炸不会有任何觉察。超新星的光芒长途跋涉了6500光年的空间,才出现在宋代人的眼里。

那么我们为什么要研究蟹状星云呢?因为它给我们展示了大质量恒星的演化图景。从1054年天关客星到蟹状星云,再到它中央的脉冲星,超新星爆发及其结局有了一个完美的样品,清晰而可信。2016年7月,NASA发布哈勃太空望远镜拍摄的一张蟹状星云中心的照片,涟漪的中央就是那颗每秒旋转30圈的中子星,那是蟹状星云急速跳动的心脏。在它的推动下,蟹状星云发出了10万倍于太阳的辐射。

如今蟹状星云的气体仍在以每小时1500千米的速度从爆炸处向外扩散。作为巨大恒星的垂死挣扎,一次超新星爆炸绽放出的光芒相当于100亿个太阳,释放出的能量比它一生中所释放的所有能量加起来还要多。

本文由中国人民大学附属中学第二分校一级教师王和意进行科学性把关。

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作者: 和卓琳   [责任编辑: 王卉雯]

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