你从未听说过的银河系超新星

一项对北部天空中恒星残骸的新测量距离,将其更牢固地与1181年观测者看到的爆炸联系起来

天文学家每年在其他星系中看到数百颗超新星爆发,但从如此遥远的距离来看,这些恒星爆炸看起来只像明亮的点。因此,研究人员非常珍视过去观测者在银河系中目睹的少数超新星,在那里,望远镜可以仔细观察残骸。自公元1000年以来,天文观测者已经看到我们星系的五颗恒星在灿烂的爆炸中死亡。现在,对其中最神秘的一颗恒星的新距离测定正在为揭示其本质提供新的见解。

所有五颗恒星都在数千光年之外爆炸,因此它们的光花了数千年才到达我们这里。但是,只有当它们的光线照射到地球时,观测者才能识别天体事件,因此天文学家通常说它们发生在同一年。公元1000年后的五颗超新星中有四颗是著名的:1006年在南部天空发生的爆炸是有记录以来最亮的;1054年在金牛座发生的超新星孕育了著名的蟹状星云;1572年和1604年的超新星则以两位文艺复兴时期的天文学家第谷(布拉赫)和(约翰内斯)开普勒的名字命名。

还剩下一个令人费解的爆炸,是中国和日本的观测者在1181年记录下来的。“事件确实发生了,我们知道它发生了——我们从几个独立的来源知道——而且描述非常相似,”不列颠哥伦比亚省自治领射电天体物理天文台的天文学家罗兰·科特斯说。“[爆炸的]持续时间对于新星来说太长了。”


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


从1181年8月开始,一颗“客星”在北部天空呈W形的仙后座中凭空出现。即使在其最亮的时候,这颗新来者也比第二个千年中的其他四颗明亮的超新星黯淡得多,后者的光芒超过了每颗夜间恒星。这颗客星仅仅与夜空中第五亮的恒星织女星相当。六个月后,它消失了。

在天文学家找到爆炸的残余物之前,没有人能说出是什么类型的恒星爆炸了。是一颗巨大的恒星,像蟹状星云的祖先一样,还是一颗微小的白矮星,像1006年、1572年和1604年的恒星一样?四十年前,天文学史学家F.理查德·斯蒂芬森提供了一条关键线索,当他将1181年的爆炸与3C 58联系起来时,3C 58是仙后座中发射无线电波的星云。后来的X射线观测显示,该星云蕴藏着一颗脉冲星,这是一颗爆炸的巨星快速旋转的坍缩核心。

早期的估计将该星云置于距离地球27,000光年的地方;后来的研究将这个距离缩短到10,000光年。但即使是这个数字也太大了,以至于促使天文学家质疑1181年超新星和3C 58之间的联系。现在科特斯重新测量了3C 58的距离,发现该星云距离地球仅6,500光年,他说这再次证实了与超新星的联系。

为了测量3C 58的距离,天文学家利用银河系的自转,测量星云前方氢云的速度,以推断它围绕银河系中心旋转的速度。通过了解银河系的旋转方式,天文学家可以推导出星云到地球的距离。但科特斯说,该星云位于银河系的英仙臂中,即我们向外的下一个旋臂,这会将氢云推向银河系中心,从而改变它们的速度。通过校正这种扰动,他发现星云的距离要近得多。

新的距离改变了天文学家推断出的星云的性质。由于3C 58更近,因此它产生的同步加速辐射(电子在磁场线周围旋转时发射的辐射)必须比以前认为的要少。这种辐射的最终能量来源是星云的脉冲星。天文学家使用脉冲星的年龄和自旋来计算它向星云注入了多少能量。

科特斯说,如果以前的距离之一是正确的,“产生同步加速星云所需的最小能量高于脉冲星自诞生以来释放的能量。” 相反,新的距离意味着星云发出的能量不超过脉冲星可以提供的能量。正如他在即将发表在《天文学与天体物理学》上的著作中报告的那样,他确信3C 58标志着1181年爆炸的地点

如果3C 58像科特斯认为的那样近,那么1181年的爆炸比天文学家认为的还要弱。按照他提出的距离,1181年的爆炸亮度大约是大麦哲伦星云(一个附近的星系)中1987年超新星亮度的五分之一,后者的发光量也低于正常水平。科特斯认为这两次爆炸是相似的。他估计3C 58的祖星最初是一颗光谱类型为O的蓝色恒星,质量是太阳的20到30倍。

当然,如果星云没有标记爆炸地点,那么关于祖星的所有猜测都落空了。谜团解开了吗?

达特茅斯学院天文学家罗伯特·费森说,没那么快。他认为3C 58可能已经存在数千年了——这意味着它不是在仅仅832年前的爆炸中产生的。费森说,问题在于星云很大且膨胀缓慢,这表明它已经膨胀了很长时间。但是,与1181年超新星的联系意味着3C 58比1054年诞生的蟹状星云还要年轻,尽管它比蟹状星云更大,并且膨胀速度只有蟹状星云的一半。科特斯反驳说,3C 58的膨胀在最近几个世纪可能已经大大减慢,但费森对此表示怀疑。

3C 58真的是1181年超新星的遗迹吗?“我不知道,”费森说。“它在正确的位置。那个区域没有其他东西。我们已经找过了。如果不是3C 58,那么1181年人们到底看到了什么?” 然而,星云似乎太老了,他说。“这个问题困扰了我很多很多年,”费森说。“这是一个谜。”

© . All rights reserved.