“超新星遗迹”的意思、由来-中文百科全书

现象概述

超新星遗迹也是一类与弥漫星云性质完全不同的星云，它们是超新星爆发后抛出的气体形成的。与行星状星云一样，这类星云的体积也在膨胀之中，最后也趋于消散。最有名超新星遗迹是金牛星座中的蟹状星云。它是由一颗在1054年爆发的银河系内的超新星留下的遗迹。在这个星云中央已发现有一颗中子星，但因为中子星体积非常小，用光学望远镜不能看到。它是因为它有脉冲式的无线电波辐射而发现的，并在理论上确定为中子星。

光学特征

大多数超新星遗迹具有丝状的亮云或壳层。根据自行和视向速度得知﹐丝状物都沿径向向外膨胀﹐不同的丝状物有不同的膨胀速度﹐例如仙后座A内就有快速运动(6﹐000公里/秒)和慢速运动(30公里/秒)的丝状物。观测丝状物的光谱可得到其密度﹑温度和化学组成等资料。

各种射电波段上的亮温度分布观测表明﹐超新星遗迹都具有壳层结构﹐即源的外层辐射强﹐向内迅速减弱。普遍认为其辐射性质是相对论性电子的同步加速辐射。1960年﹐什克洛夫斯基首先根据这种非热辐射机制指出﹐超新星遗迹的表面亮度Σ 和直径d 间存在著Σ d 的演化关系( 是负值常数﹐有人取为-4.0)﹐并准确地预言了仙后座A射电源流量密度随时间递减的规律。超新星遗迹的辐射是偏振的﹐但偏振度不大﹐对应的磁场强度一般在10～10高斯的量级上。表徵射电流量密度S 随频率变化S的射电频谱指数α 一般在 0.12～0.8之间﹐平均为0.5。

动力学演化

一般都采用沃尔哲的流体动力学模型﹐它分为四个阶段﹕自由膨胀相﹕这是初始阶段﹐超新星抛出壳层的质量M 远大于它膨胀时冲击波所扫过的星际物质的质量﹐抛出壳层匀速向外膨胀﹐星际物质被压缩﹐温度升高。绝热相﹔当M <<它膨胀时冲击波所扫过的星际物质的质量时﹐冲击波绝热地向外扩张﹐辐射损失可以忽略﹐系统的能量守恒。冲击波及其后面气体的运动规律﹐可用流体力学中著名的谢多夫相似解来描述。辐射损失的能量大于超新星爆发初始能量的一半时﹐即进入辐射相。此时﹐辐射损失已变为主要的﹐气体迅速冷却﹐但仍假定气体的径向动量守恒。消失相﹕这是超新星遗迹的消失阶段﹐气体膨胀速度已经很小﹐当速度降到和星际气体的不规则速度同量级(10公里/秒)时﹐就消失于星际物质之中。目前所发现的超新星遗迹绝大部分是处于绝热相阶段﹐而处于后两个阶段的遗迹还未发现。

分布特点

统计表明﹐从银心到26﹐000光年以内﹐线直径小于98光年的超新星遗迹面密度近似一常数(每千万平方光年约0.5个)。离银心26﹐000光年以外﹐其面密度迅速下降﹔到33﹐000光年时﹐下降到上述常数值的一半。离银心52﹐000光年以外就没有超新星遗迹了。另外﹐这种遗迹有明显地集中于银道面的倾向﹐离银心愈近﹐旋臂上容易出现超新星遗迹。遗迹的分布和银河系星族 I恒星的分布类似。这使许多研究者认为﹐超新星爆发前的星体多数是属于星族I的恒星。

迄今研究得最详细的超新星遗迹是蟹状星云。

中国对超新星遗迹的观测

距离地球约1万光年、延展直径约180光年的一个弱射电超新星遗迹最近被中科院国家天文台研究人员发现。这个天体被命名为SNR G108.2—0.6，是迄今为止已知射电表面亮度最弱的6颗遗迹之一，这也是我国学者首次发现此类天体。

尽管我国古代有许多著名的超新星观测记录，但是对于更早于人类有文字记录历史而发生的超新星事件，只有通过光学波段以外手段，探测超新星遗迹来发现。

为了证实此项发现，国家天文台研究人员通过国际合作，使用了高分辨率和灵敏度的新的国际银道面射电巡天观测数据，并结合红外、光学和X射线等多波段天文数据进行了分析验证。

超新星遗迹具有极其重要的研究价值。它很可能是银河系中神秘的超高能宇宙射线的起源地，它常与银河系中孕育新恒星的大质量星云相关，并与宇宙中非常奇妙的天体脉冲星/中子星有紧密的物理联系，同时它还是研究银河系演化必不可少的对象。当前，关于超新星遗迹数量，实际观测和理论预测有非常大的差距，这种差距，也引起天文物理学家们极大的探索兴趣。

超新星遗迹的演化

实心型和复合型超新星遗迹都可以视作是由Ⅱ型超新星爆发产生的，其中心致密源是引力塌缩形成的，外部是否存在壳层主要取决于星际介质的密度[6]。观测发现，第谷超新星遗迹和开普勒超新星壳层里都具有很强的中性氢巴耳末线系，证明它们是由Ⅰa型超新星爆发，即白矮星的热核爆炸产生的。

超新星遗迹的演化涉及到的过程非常复杂，还没有严格和普遍适用的理论模型。