超新星是大質(zhì)量恒星在演化末期或某些雙星系統(tǒng)在演化過程中的劇烈爆炸。這種爆炸極其明亮，所發(fā)出的輻射能夠照亮其所在的整個星系（超新星最亮?xí)r，光度可以是太陽的10億倍以上），是除宇宙形成時的大爆炸之外最劇烈的爆炸。因此，在其出現(xiàn)之初就引起過人類的極大關(guān)注，中國古代稱它們?yōu)榭托恰Ｏ旅妫覀儗槟阒v述超新星的秘密！

超新星家族成員

根據(jù)光譜分析，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)超新星光譜中的吸收線有一些普遍特征，故可以給超新星分類。

簡單來說，第一級分類就是看譜線中是否存在氫元素（H）的吸收線。如果沒有氫，那就歸為Ⅰ型超新星；如果存在氫，那就是Ⅱ型超新星。另外，觀測還發(fā)現(xiàn)存在超亮型超新星和奇異型超新星。

Ⅰ型超新星還可以依據(jù)其他譜線再細(xì)分：典型的Ⅰa型超新星在615納米處有硅元素的強(qiáng)烈吸收線；如果硅元素的吸收線不明顯或不強(qiáng)烈，則被歸類為Ⅰb或Ⅰc型超新星。

正常的Ⅱ型超新星又可以分為Ⅱ-P與Ⅱ-L兩種，其中Ⅱ-P超新星的光度隨時間變化曲線具有一個明顯的“平臺”期，而Ⅱ-L超新星的光度隨時間變化曲線則是呈線性衰減的。

超新星是如何形成的

研究表明，Ⅰa型超新星的形成機(jī)制是：一個以碳-氧為主要成分的白矮星從伴星吸積了足夠多的物質(zhì)并達(dá)到質(zhì)量上限（即錢德拉塞卡極限，大約是1.4倍太陽質(zhì)量）時，其電子簡并壓力不足以抗衡自身的強(qiáng)大引力，從而發(fā)生整體坍縮，并經(jīng)過一系列復(fù)雜過程后導(dǎo)致失控的粉碎性爆炸，形成了Ⅰa型超新星爆發(fā)。由于存在錢德拉塞卡質(zhì)量極限，所以Ⅰa型超新星爆發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)光度。

Ⅱ型超新星是大質(zhì)量恒星因內(nèi)部塌縮引發(fā)的災(zāi)難性劇烈爆炸。恒星強(qiáng)大的自引力引起恒星急劇坍縮，如果坍縮成直徑只有十幾千米、主要由中子組成的致密天體，其中的中子簡并壓力足以抗衡引力時，那么一顆中子星就誕生了；如果中子簡并壓力仍然抵擋不住引力，那么該恒星的最終宿命就是黑洞了。

在中子星或黑洞形成的那一剎那，能量劇烈釋放，物質(zhì)被大量拋射，超新星爆炸就發(fā)生了。由于大質(zhì)量恒星的質(zhì)量不同，引起的超新星爆發(fā)的光度也不盡相同，故該光度沒有唯一的標(biāo)準(zhǔn)值。超新星爆發(fā)時釋放出巨量的高能射線，其附近的生命毫無例外地會滅絕。幸運(yùn)的是，根據(jù)觀測，大質(zhì)量恒星大多離太陽系很遠(yuǎn)，略近的暫時還沒有爆炸的跡象，所以地球上的生命暫時不會受到超新星的威脅。

如何觀測超新星

根據(jù)估算，在如銀河系大小的星系中，超新星爆發(fā)的概率約為每100年發(fā)生1～2次。所以，如果坐等銀河系內(nèi)的超新星爆發(fā)，那將是嚴(yán)重地浪費(fèi)生命。在可觀測的宇宙中有數(shù)千億個星系，因此在銀河系外碰巧找到超新星的概率會很大。可以持續(xù)不斷地搜尋和監(jiān)測整個天空中突然變亮的“暫現(xiàn)天體”，然后進(jìn)一步去證認(rèn)。2015年夏天，中國科學(xué)家觀測到位于印第安座的一個38億光年外的超新星爆發(fā)。它是目前為止最亮的超新星，其最高光度比太陽還要強(qiáng)5700億倍，是整個銀河系千億顆恒星總光度的20倍左右，比尋常的超新星要亮數(shù)百倍，屬于罕見的超亮型超新星。

超新星爆發(fā)后留下的殘骸被稱為超新星遺跡。根據(jù)記載，2000多年來銀河系至少出現(xiàn)過8顆超新星，其中最有名的當(dāng)屬中國宋朝（1054年）詳細(xì)記錄的“天關(guān)客星”，它爆發(fā)后留下的遺跡就是壯美的蟹狀星云（M1）。而銀河系迄今為止最后一個有記錄的超新星是1604年爆發(fā)的開普勒超新星。

知識鏈接：

超新星爆發(fā)的重大意義

我們現(xiàn)在所知的自然界中任何較重的元素，如骨頭中的鈣、血液中的鐵、首飾中的金、核發(fā)電廠用的燃料鈾等，都是由恒星內(nèi)部的核聚變或超新星爆發(fā)制造并釋放到宇宙空間中的。所以，超新星為星際空間提供豐富的重元素。同時，超新星爆發(fā)產(chǎn)生的激波會壓縮附近的星云，觸發(fā)新恒星（以及行星）的誕生。可以毫不夸張地說，沒有超新星就沒有人類。

責(zé)任編輯｜趙青云

運(yùn)營編輯｜趙青云 張琪棋（實習(xí)）

質(zhì)量審核 | 王維嘉 李元龍

圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《夜空中最亮的星——超新星》，撰文/李慶康（北京師范大學(xué)天文系），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請注明來源。

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