古老的超新星

张唯诚

从字面理解，人们也许会认为超新星是出现于宇宙中的一颗新的星体。其实不然，超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。超新星爆发之际，正是恒星毁灭之时。一颗古老恒星，做出一次最闪亮耀眼的“谢幕”，百万年后的今天，天文学家们仍能还原出它昔日的“辉煌”。

科学家推测，在大约500万年前的上新世时期，天空中曾出现过一颗非常明亮的星，那时生活在非洲大陆上的南方古猿在大白天里都能看到它。它耀眼夺目，发着白光，比太阳暗，但比月亮亮许多。

如此推测根据何在呢?在今天，距地球很近的地方出现超新星，乃至于白天都能看到的情况很难遇到，但是在南方古猿生活的上新世时期，超新星出现得比现在频繁。那些超新星来自于一个名为“天蝎一人马”的星云，当时，那团星云正在缓缓地从太阳系旁边经过，那里面有一些寿命并不长的大恒星，其中有些像“爆米花”似地爆炸了。

“天蝎－人马”星云

今天的研究表明，爆炸的超新星如若离地球太近便会酿成灭绝物种的大灾难，这并不需要它们的冲击波来摧毁地球，只需它们散发的宇宙射线和相当剂量的紫外线便足够了。那些宇宙射线将破坏臭氧层，地球上的生命将完全暴露在各种放射线下，物种很难逃脱灭绝的厄运。我们的祖先能在上新世幸免于难仅仅是因为那颗超新星距地球并不是太近而已。

科学家之所以能还原发生在500万年前的那个情形是因为我们现在依然能够看到当年的那团星云，它距地球450光年，并且还在向天蝎座和人马座的方向渐行渐远。美国约翰斯·霍普金斯大学的天文学家赫苏斯·迈斯－阿佩利亚尼斯通过研究“天蝎－人马”星云的运动情况还原了它在500万年前的位置，他测算的最精确结果是：当时它距地球130光年。

“天蝎－人马”星云在200万年前依然离我们很近，那时，地球上的一些浮游生物、软体动物和其他敏感于紫外线的海洋动物神秘地消失了，古生物学家将那个时期作为从上新世到更新世的转折点。德国科学家曾研究过上新世时期的深海沉积物，发现当时的地球上存在者丰富的“铁60”，这是一种超新星爆炸产生的同位素，它们是否来自“天蝎－人马”星云的超新星呢?是否超新星杀死了那些动物?抑或只是偶然的巧合?

本宇宙泡

还原近地超新星的历史十分困难，因为年老的超新星是难以捕捉的，它们炽热的外壳会随着时间的推移而逐渐模糊直至无法看见，这个过程不会超过100万年，尽管超新星的核——中子星会存在得长一些，但由于爆炸的不对称性，它们时常划过银河消失了，而那些非同寻常的铁同位素更是隐藏在几百万年前的深海沉积物里难以寻觅。不过，有一样东西会留下明显的遗迹，科学家比喻为：“所有的爆炸都会在星云中吹起一个足够大的泡，而我们恰好正在一个泡里面”。

这个泡被称为“本宇宙泡”，它的形状像一粒花生，长约300光年，里面几乎空空如也，温度很高，气体极为稀薄，平均每立方厘米只有0.001个原子，比一般的星际物质稀薄1000倍，热100～100000倍。

“本宇宙泡”是20世纪七八十年代发现的，天文学家们用光学和射电天文望远镜观测银河中的星际气体，同时用X射线轨道卫星观测我们四周的星空，最终他们意识到太阳系存在于一个热的真空泡里。对于这个泡的其他大量问题，例如它有多古老?内在的构造如何?冷却的速度有多快?科学家们迫切地希望得到这些问题的答案，这需要描绘泡内的温度和密度，如果他们找到了一个热点，那可能就是超新星曾经所在的位置。

恒星的葬礼

超新星是质量较大的恒星在结束生命时的“回光返照”，它释放巨大的能量使自己陡然间变得极为明亮，于是人们便看到天空中突然出现了一颗“新星”，然而它并不是新的，只是那颗“旧星”突然间变得很亮了而已。此时这颗已在宇宙中闪耀了亿万年的恒星正在进行一场辉煌的“谢幕”，它要在短短几天里抛掉自己身上的大部分质量，同时释放巨大的能量。这时它倾泄掉的能量与一个年轻的恒星在几亿年里释放的能量一样多，于是它看上去是如此地亮，乃至于并不亚于一个星系的亮度了。

超新星爆发后所抛射的恒星外层物质会变成星云遗迹，而遗留下的星核则有可能因其质量的不同而坍缩成黑洞、中子星、白矮星或者完全被炸毁。

超新星爆发的灰烬散布在广阔的宇宙空间里，它引发附近星云中无数新恒星的诞生，它的灰烬也将成为组成其他天体的重要材料。这些灰烬将在新一代星球诞生的过程中被吸收而变成新的行星，地球就是这样形成的一颗行星。我们今天地球上的许多物质元素原本就来自于那些早已消失的恒星，我们日常佩带的金银饰品中含有来自超新星爆发时产生的金属原子，我们身体中的铁元素也来自遥远时代宇宙中爆发的超新星。由此看来，超新星爆发是古老恒星辉煌的葬礼，同时又是新生天体的催生者，它是天体演化过程中的一个重要环节。

历史上的超新星

超新星爆发时明亮的光辉曾吸引过世界许多民族先民们惊奇的视线，因此我们从世界上许多国家的史料中都能找到与此有关的记载。超新星185是人类历史上发现的第一颗超新星。东汉中平二年(185年)，我国天文学家首先观测到了这颗星。《后汉书·天文志》载：“中平二年十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消。”从记载上看，这颗星在圆规座和半人马座之间，它在夜空中闪耀了8个月。

1054年，在距地球7200光年的地方超新星1054爆发了。根据《宋会要》的记载，这颗星呈红白混合的颜色，亮如金星，当时的人们有23天在白天也能看到这颗星。除中国人外，日本人和美洲的土著人也记载了那次爆发事件。

超新星1054在望远镜被发明以前几乎被人遗忘了。18世纪，一位英国业余天文学家约翰·贝维斯发现了一个星云，随后被法国天文学家梅西耶收在了他制作的《梅西耶星团星云表》中，位列第一，代号M1。到了19世纪，英国天文学家罗斯勋爵将其命名为“蟹状星云”。后来人们发现这个“蟹状星云”在不断扩张着，速度高达每秒1100千米。天文学家根据这一速度反过来推算它形成的时间，他们发现按照这样的速度上溯大约900年时，这团星云刚好聚集成了一个点，于是得知这团星云就是900年前爆炸的超新星1054，它是那颗超新星爆炸后留下的遗骸。今天，“蟹状星云”的直径已超过了6光年，而且还在以每秒约1000千米的速度继续膨胀着。

1604年，蛇夫座发生了一次超新星爆发，它出现的时候，其亮度甚至超过了木星，当时

开普勒对其进行了十几个月的观测并发表了观测结果，所以它又名开普勒超新星。那颗超新星距地球约20万光年，当时的人们还只能用肉眼去观察它，因为望远镜的发明是4年以后的事，但是现在，人们要使用人类最先进的太空望远镜去目睹它正在扩张着的残余物的真面目了。

2004年，科学家为了了解超新星残余物的演化过程，计划以多波长观测获得一幅开普勒超新星的完整图像。他们利用斯皮策太空望远镜、哈勃太空望远镜和钱德拉X射线太空望远镜联合观测了这颗超新星爆炸以后的残余物。然后，他们把来自这三台望远镜的分别以红外线、可见光和X射线拍摄的照片合成了一幅清晰的图像。通过这样的图像，科学家了解了超新星残余物各部分之间的复杂关系和各部分气体的不同温度，人们得以更清楚地观察这颗超新星由气体和尘埃组成的覆盖物，那覆盖物的宽度为14光年，正在以每小时600万千米的速度扩张着。

根据天文学家们的估计，银河系中每几十年会有一颗恒星爆发，但自仙后座A在1680年爆发以来，很长的一段时间里人们再也没有发现类似的记录。直到2008年，钱德拉X射线太空望远镜提供了一些可靠数据，证实一颗编号为G1.9+0.3的超新星爆发于1868年，它刷新了仙后座A的记录，成为银河系中最年轻的超新星。

参宿四的末日

2004年11月20日，美国航天局发射了一颗名为“雨燕”的专门用于观测伽玛射线和紫外线的天文卫星。它可在伽玛射线、X射线、紫外线和可见光多个波段上从事工作。“雨燕”升空的目的是寻找遥远恒星爆炸的微弱痕迹。它对宇宙中的爆炸非常敏感，一旦探测到有爆炸发生，它上面灵敏的仪器便会立即转向爆炸发生的位置并瞄准该位置以捕捉仍在持续的爆炸。

2008年1月9日，美国普林斯顿大学天文学家艾丽西娅·索得伯格和她的同事们观测到了一种特别明亮的持续5分钟的X射线爆发。这种爆发只能在X射线下看到，而“雨燕”卫星正好将X射线望远镜聚焦在了正确的区域内，从而使索得伯格和她的同事们实现了一个多年的梦想：亲眼目睹一个超新星的诞生过程。他们成了首批看到恒星爆炸成超新星的人。这颗超新星离我们很远，距地球大约1亿光年。但它爆发时亮得惊人，其亮度达到太阳亮度的1000亿倍，乃至于“雨燕”上的仪器也无法完美地把它记录下来。

假若500万年前那颗爆发于“天蝎-人马”星云的超新星离我们更近一些，例如25光年，那么当时的南方古猿就会看到一颗比月亮还要亮许多倍的“小太阳”，地球生物也将面临一场严重的浩劫。然而从历史上看，这样的事似乎很少发生，就我们目前所知，超新星爆发对地球物种的打击并没有产生灾难性的后果。现在，离我们最近的有可能变成超新星的邻近恒星是位于猎户座的红超巨星参宿四。在秋冬和早春的晴夜，日落一两个小时后，你会看到这颗星从东南方向升起，位于猎户座的右上方。有时，它会变得很亮，但多数情况下，它是暗淡的，只有明亮时的三分之一。参宿四正在衰老，其活动的节律已变得紊乱。在一段时间里，有时是几星期，有时是几年，它的大气发生剧烈的变化，膨胀，收缩，温度骤升，热流四溢，然后冷下来，回归平静。在躁动的颠峰，它可以膨胀到太阳直径的1500倍。不错，这颗古怪的恒星已临近爆发，它的末日将是一颗超新星。幸好参宿四离我们地球大约500光年，它的爆炸应该不会给地球带来多大的不幸，只是到了那时，我们可能会在白天里看到一颗明亮的超新星参宿四，在夜间看到它的光芒带来的投影。这也许是几百万年以后才会有的情景，也许就将发生在我们的有生之年内。(文章代码：0402)

责任编辑庞云