作者:王涛 王善钦 来源:科技日报 发布时间:2021/12/14 9:14:53
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800年前发现的超新星,今年“遗骸”才被找到

 

古人早就意识到,天空不是永恒不变的,除了那些位置几乎不变的恒星外,还有很多突然出现又很快消失的星星。在古代中国,这些星星被称为客星,因为它们像客人一样,“来”了之后很快就离开;在古代西方,这些星星被称为新星。

一颗特殊的“历史超新星”

20世纪30年代,美国天文学家巴德与兹维基发现,有一些新星的真实亮度远超大部分新星,他们将其称为超新星。根据现代天文学家的研究,中国古代记载的客星主要有三大类:彗星、新星与超新星。超新星都极其明亮,并且其亮度可能持续几个月甚至几年;在此期间,一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当。

超新星有两种主要的产生方式。第一种是初始质量超过8倍太阳质量的大质量恒星爆炸;第二种是处于双星系统内的白矮星爆炸。超新星爆炸后,其大部分、甚至几乎所有的物质会以十分之一光速向外扩散,迅速成为一个由膨胀的气体和尘埃构成的物质团,这就是超新星遗迹。

公元185年、386年、393年、1006年、1054年、1181年、1572年与1604年,有8颗客星/新星被记载下来。一般而言,人们认为这些客星/新星是超新星,并将其统称为“历史超新星”,它们都位于银河系内,且都是在1609年人类发明第一台天文望远镜前被发现的。

这8颗超新星中,于公元1181年被观测到的SN 1181是比较特殊的一颗——它是唯一长期未被确认出可靠遗迹的超新星。中国和日本的天文学家在8份不同的文书上记录了它,但其他国家的文献中却没有任何记载。

1983年发表的《公元1181年超新星及其遗迹》一文中收集了中日文献中与这颗超新星有关的记载。据此文介绍,南宋孝宗时期的天文官员是世界上第一个观测并记载了SN 1181的天文学家。《宋史·天文志》中记载:“淳熙八年六月己客星出奎宿,犯传舍星,至明年正月癸酉,凡一百八十五日始灭。”当年的六月己对应公历的8月6日。

次日,日本天文学家也观测到这颗超新星,并记载于《明月记》:“养和元年六月廿五日庚午客星出北方,近王良,守传舍。”当年的六月廿五日对应公历的8月7日,这个记载也表明,这颗超新星在传舍附近。

金朝天文学家则在南宋天文学家发现这颗超新星的5天后记载了它。《金史·天文志》写道:“大定二十一年六月甲戌客星见于华盖,凡一百五十有六日灭。”当年的六月甲戌对应公历的8月11日。

这些记载表明,它在“奎宿”中的“王良”五星附近,且接近紫微垣的“传舍”九星与“华盖”十六星。传舍跨过鹿豹座、仙王座和仙后座。“华盖”十六星连成的图形形状像伞,“王良”的形状像车夫驾驶四匹马,它们也都位于仙后座。《文献通考》中对SN 1181的位置有更详细的记载:“客星守传舍第五星。”传舍五即仙后座55。这些记载给出了SN 1181的大致位置。

上述记载还表明,SN 1181在被发现后大约6个月才无法被看到。日本的《吾妻镜》还描述了这个超新星的早期亮度:“(亮如)镇星,色青赤,有芒角。”镇星即土星,这个记载表明,这颗超新星在早期有土星那么亮。

新研究或发现SN 1181遗迹

在上个世纪观测设备精度不高时,人们普遍认为星云3C58是SN 1181的遗迹。但近20多年的详细观测数据表明,3C58的年龄长达7000年,这比840年前爆发的SN 1181的年龄大了6000多年,因此二者并无物理上的关联。

今年,一个由我国香港大学物理系与空间研究实验室里特(Andreas Ritter)领衔的国际合作团队公布了一个与SN 1181遗迹有关的研究结果。

里特团队研究了仙后座的一个星云——Pa 30星云。根据所得到的这个星云的光谱,里特团队计算出它的膨胀速度大约为每秒1100千米。该团队假定Pa 30星云匀速膨胀,并将它的大小除以其膨胀速度,得到它的膨胀时间约为1000年,略大于SN 1181的年龄。由于超新星早期膨胀速度较大,实际上的膨胀时间会比这个值小一些,因此该团队认为SN 1181的遗迹就是Pa 30星云。

结合SN 1181的距离与其早期的视亮度,里特团队推断出它的光度比普通超新星低得多,很可能是一颗罕见的Ⅰax型超新星。此前的研究认为SN 1181是两颗白矮星并合后产生的Ⅰax型超新星,这次的研究为此前的研究提供了新的支持。

一般而言,Ⅰax型超新星源自白矮星的不完全爆炸。相比之下,Ⅰa型超新星来自白矮星的完全爆炸。如果这些结论被证实,就意味着SN 1181是银河系中第一颗被观测到的Ⅰax型超新星。

 
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