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見證恒星大事件

超新星的發現過程

那道光在太空里走了幾百萬年,抵達地球的時候恰好有人不偏不倚地望著那片天空,結果看到了它。能親眼目睹這樣一個重大事件,似乎還挺不錯的。

——羅伯特·埃文斯

脾氣古怪的天文物理學家

弗里茨·茲維基是一位脾氣極其古怪的天文物理學家,他在20世紀30年代創造了“超新星”這個名詞。他時常粗暴的表現連他最重要的合作伙伴——沃爾特·巴德——也忍受不了,但他同時又擁有敏銳的眼光和洞察力。他提出一個大膽的設想:要是恒星坍縮到原子核心那樣的密度,原子的電子就不得不因壓縮而變成中子,這樣就形成了一顆中子星。他同時意識到,在這個過程中會釋放出大量的能量,這會是宇宙形成過程中的大事件。他把由此產生的爆炸叫作超新星。

基普·S.索恩曾評價認為沃爾特·巴德和弗里茨·茲維基在《物理學評論》雜志上發表的簡短摘要是物理學和天文學史上最有先見之明的文獻之一。

恒星的告別

一顆巨大的恒星(比太陽大得多)在演化末期,會進行坍縮,接著會發生壯觀的爆炸。剎那間釋放出來的能量能夠照亮它自己所在的整個星系,與太陽在一生中所釋放的能量相當。而我們的老朋友北極星實際上也許已經熄滅,但我們現在卻覺察不到,不過可以肯定的是680年前,北極星一直在穩定地燃燒著。

羅伯特·埃文斯是一位居住在澳大利亞藍山山脈的牧師,他熱衷于尋找即將消失的恒星。并且他恰好有這種天賦,善于發現恒星的告別儀式。

超新星的分類

超新星都是在恒星核突然坍縮、直到變成中子星或黑洞的過程中產生的。

通過對Ia型超新星的觀測,人們發現一些超新星的亮度要比預期亮度暗,這意味著這些超新星距離地球的距離比預測的要遠,宇宙在加速膨脹。

異于常人的天賦

超新星是極其罕見的,一個擁有1000億顆恒星的普通星系,平均每200—300年才會出現一次。尋找超新星的難度可以這么理解:在總長3千米的1500張連續排列的桌子上各撒隨意多的鹽,而后在任意一張桌子上再加一粒鹽進去,找到超新星的難度就和找出這粒鹽的難度相當。然而羅伯特·埃文斯可以輕易地把它找出來。

每當天氣晴朗且月亮不太亮的時候,埃文斯便在后院的天文臺上,把他那臺家用熱水器般大小的望遠鏡從儲藏室里搬出來對準天空。在1980年到1996年,他平均每年有兩次發現。可一年中這寥寥數次的發現卻需要他花費幾百個夜晚進行觀測。有一次,他在短短的15天里,有了三次新發現,而有一次的發現卻用掉了他3年的時間。

匠人與自動化的角逐

1987年,加利福尼亞州伯克利實驗室的薩爾·波爾馬特利用計算機和電荷耦合器設計出了一個一流的數碼照相機,它能使尋找超新星的工作自動化。天文望遠鏡拍下大量照片,然后通過計算機進行篩選,找出超新星爆炸的亮點。在5年時間里波爾馬特和他的同事利用這種新技術發現了42顆超新星。

埃文斯堅持自己的觀測方法,并堅信自己仍然能夠超越他們。關于超新星的發現頻率值得一提的是,有時候一無所獲也是有價值的,因為這可以為宇宙學家們計算星系演變的速度提供幫助。

Ia型超新星的起源

Ia型超新星隸屬于變星的子分類,是由白矮星產生劇烈爆炸結果的激變變星。

一個由兩顆恒星構成的聯星系統。

質量較大的恒星體積膨脹,表面溫度降低,成為巨星。

巨星的氣體不斷被體積較小的伴星捕獲,伴星體積擴大,并被巨星的氣體包圍。

伴星和巨星核在同一團氣體的包裹下旋轉。

外層氣體被噴出,同時伴星以及巨星核的距離變小。

巨星核開始塌陷成一顆白矮星。

白矮星開始捕獲伴星的氣體。

白矮星的質量不斷增加,直至極限質量,然后發生爆炸。

爆炸之后,伴星受力的作用離開原來的軌道。

資料卡

①巨星在天文中指光度大、體積大、密度小的恒星。②白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恒星。③聯星是兩顆恒星在各自軌道上環繞著共同質量中心的恒星系統,較亮的一顆稱為主星,而另一顆稱為伴星、伴隨者,或是第二星。④激變恒星:一種爆發性的恒星,指新星、超新星、耀星和其他正在爆發的恒星。⑤變星是指亮度與電磁輻射不穩定的,經常變化并且伴隨著其他物理變化的恒星。

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