图1合成的图像

图2 最新的宇宙爆炸

　　文/秦笃烈

　　400年前包括发现行星运动的著名天文学家开普勒在内的一些天象观察者对西方天空 突然出现一颗亮度和附近行星相当的“新星”感到惊讶不已。现在它被称为开普勒超新星。1604年10月9日当这颗新星出现的时候，观察者只能利用眼睛研究它，望远镜的发明是4年以后的事。NASA科学家要揭示银河系这颗最近爆炸的开普勒超新星扩张中的残余物的奥秘，利用的是被称为NASA大天文台的3个轨道上运行的天文观测站：Spitzer太空望远镜、哈勃太空望远镜以及Chandra X线观测站。以可见光、红外线以及X射线分析爆炸以后的残余物体。

　　图1为根据三个太空观察站的图像合成的图像。研究小组由约翰霍普金斯大学的Ravi Sankrit和William Blair领导。合成以后的图像表明，这颗超新星的残留物是气体和尘埃的泡沫状 覆盖物。其宽度为14光年，扩张速度为每小时600万公里。每一种望远镜的观察结果突出这颗由包含丰富铁质材料的快速移动并且被不断扩大、不断刮起星际气体和尘埃的震荡波包围的壳体构成的超新星的独特的特性。

图3 哈勃望远镜的可见光图像

　　领导哈勃望远镜天文观察的约翰霍普金斯大学的科学家Sankrit说：“为了了解超新星残余的演化过程的完整图像，多波长研究是绝对必要的。”约翰霍普金斯大学天文物理系教授、Spitzer太空望远镜的首席科学家Blair补充说：“红外数据受发出热量的星际尘埃支配，而光学和X线观察样本可以反映气体的不同温度。需要有一个观察范围的数据帮助我们理解在超新星各个部分之间存在的复杂关系。”

　　李政道博士曾经指出，全世界最早、最完整的超新星记录在中国，是1056年宋朝时发现的。

图4 Spitzer太空望远镜红外照片

　　古人相信天象与人世间的事物相呼应，虽然，在中国古代已有超新星的记录，但超新星这个名字却是在本世纪20年代才被提出来的。天空中有一种变星，它们的亮度会突然增亮上千倍甚至上万倍。由于原来很暗，人们看不到，所以以为它们是新出现的星而被称为“新星”(nova)。“超新星”在最亮的时候光度便应该是太阳的上百亿倍，这要比一般的“新星”亮得多。于是美国天文学家F. Zwicky称它们为“超新星” (supernova)。2004年9月12日、14日及26日的宇宙中不同区域发生三次爆炸(图2)可能是出现新的超新星的先兆。超新星是最激烈的天体物理现象，它的爆发过程只延续大约数秒钟，但是释放出巨大的的能量，超新星爆炸标示了一颗恒星壮烈的死亡，但是也触发了新一代的恒星诞生，因此超新星成了众多天文学以及物理学分支研究的课题，超新星爆发是一种突发的瞬变现象，事先不知道在哪一个星系中会出现。科学家希望找到预测的方法。

图5 Chandra X线轨道天文台拍摄的照片

　　星球的爆炸是灾变事件。爆炸使得星球四分五裂并且像海啸那样释放以每小时3500万公里的速度向外扩张的球状震荡波。震荡波向周围空间扩展，将周围星际的任何气体和尘埃卷入不断扩大的内核。由爆炸产生的恒星喷出物开始的时候尾随震荡波之后。最终达到内核的内边缘并且升温到X线温度。

　　哈勃望远镜的高级照相机拍摄的可见光图像(图3)揭示震荡波轰击包围的气体最稠密区域。明亮的结节是在震荡波之后形成的稠密的团块。Sankrit和Blair 将哈勃望远镜的图像和地面望远镜观察的图像作了比较以后获得的超新星比较准确的距离为大约13000光年。天文学家利用Spitzer太空望远镜对红外光辐射的物质进行研究的结果表明，发热的微小尘埃颗粒是由震荡波轰击产生的。

图6 Chandra X线轨道天文台拍摄的照片

　　Spitzer太空望远镜的敏感度足以发现由哈勃望远镜所见的稠密区域以及整个扩展的震荡波--球形云状物质(图4)。Spitzer太空望远镜装备的仪器也揭示有关喷射到太空的不断扩张的气体云和尘埃的化学构成和物理环境。尘埃和作为形成我们太阳系的太阳和行星的尘埃和气体云一部分的尘埃类似。

　　来自Chandra X线观测站的数据(图5和6)可以表现非常热的气体所在区域。最热的气体发射高能X线，主要位于震荡波到达的前部之后。在哈勃太空望远镜的观察中也展示这些区域，也和Spitzer太空望远镜获得数据所见物质的不清晰边缘相吻。低能X线即比较冷一些的X线气体位于粗厚的内核中，同时标示从爆炸的星球中喷射出的物质的位置。在过去的1000年内我们的银河系已知有6颗超新星，只有刻卜勒超新星的爆炸的星球类型到目前为止尚属未知。利用这3个太空观测站得到的信息，天文学家有可能找到他们需要的线索。科学家认为，这项分析完成以后，将能够回答有关这个神秘莫测的天体的若干问题。