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天文学家研究中国史书记载第一颗超新星

据科学日报网10月24日报导,中国汉代天文学家在近两千年前观测到的一颗超新星被NASA的最新观测所证实。

中国古代认为天人合一,天象变化和人间的变化互相对应,因此非常重视天文观测,史书对这些观测都有详细的收录。关于这颗超新星,《后汉书•天文志》记载:“中平二年十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒稍小,至后年六月消。”

中平二年是西元185年,“客星”在天空出现持续了8个月,这些观测记录与超新星相符,这段记录也被认为是人类记载的最古老的一颗超新星。

到了上个世纪60年代,科学家认为这个神秘客星是一颗超新星,随后又确认RCW 86就是这颗超新星的残骸,距离地球约8,000光年,直径约为85光年左右。但令科学家困惑的是,此超新星的残骸远比预期的还大。如果人眼能看到红外线,那么这颗超新星残骸在天空中的大小将超过满月。

美国北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)天文学家布来恩.威廉斯(Brian J. Williams)等人研究认为,这场超新星爆炸发生在一个中空的地区,使星体向外抛出物质的速度比预期的更快、距离更远,导致现在超新星残骸的规模远超过应有的程度,比预期的还大2-3倍。 威廉斯说,这颗超新星的残骸非常大,成长非常快。”

天文学家用斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)和广角红外巡天探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer,WISE)的观测结果,以及先前NASA钱德勒X射线天文台(Chandra X-ray Observatory, CXO)和欧洲宇航局(European Space Agency)XMM-牛顿天文台(XMM-Newton Observatory)的资料,发现它是Ia型超新星爆发事件。这种超新星的形成源自于像我们太阳的恒星在相对平静的死亡后,坍缩成一种称为白矮星的密集星体,白矮星随后因吸取伴星物质达到临界点而发生爆炸。

威廉斯说:“白矮星就像火焰中取出的冒烟煤渣,如果你在上面浇上汽油,它就会爆炸。”

这项观测也是科学家首次发现白矮星在爆炸之前,居然可以在它的周围形成一个空洞,此空洞可以解释为何RCW 86的残骸十分巨大。当此白矮星爆炸时,其向外抛射的物质完全不受任何气体或尘埃阻挡,因此向外扩张得非常快。

斯皮策和WISE望远镜使得研究人员可以测量RCW 86残骸中的尘埃温度,约为摄氏零下200度左右;然后再借此计算残骸中需要多少气体才能让尘埃加热到这种温度。结果发现,在超新星残骸向外扩张的绝大部分过程中,气体密度都非常低,基本上,这里就是个几乎什么物质都没有的空洞区。

“现代天文学家揭示了两千年前宇宙之谜的一个秘密,”斯皮策和WISE项目科学家比尔.丹驰说,“现在,多个观测站延伸了我们的感官,让我们可以充分体会到这颗死亡恒星显示其背后的物理,但我们仍然象古代天文学家那样对宇宙充满了敬畏。”
 

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