这大概是最全的一次超新星科普

拓牛李强

超新星十分明亮，其辐射能量相当于太阳在其整个生命周期内发射的能量。早在公元185年，中国天文学家就有观测超新星的记录。根据其光谱中不同化学元素的吸收线将其分为5类。超新星也是促进恒星演化的角色。
超新星极其闪亮。它爆发出的辐射光线通常可以短暂地照亮整个星系，然后在几周或是几个月内退出人们的视线。
在超新星短暂的寿命中，它辐射出的能量相当于太阳在整个生命周期中预计会释放的能量总和。这样规模的爆炸可以以每秒30，000千米的速度（光速的10％）抛出大量（或是全部）恒星物质，致使冲击波进入周围的星际介质。而冲击波导致膨胀的气体以及灰尘形成的壳状结构，被称为超新星遗迹。

图解：开普勒超新星遗迹SN 1604的多波长X射线、红外和光学的汇编图像
图源：NASA
超新星一共有好几种类型。类型I和类型II可能会通过两种方式形成：停止或突然开始通过核聚变产生能量。当年老的重量级恒星逐渐停止从核聚变中产生能量后，引力坍缩就可能会发生。这些恒星最终变成中子星或是黑洞，并释放出重力势能来加热以及剥离恒星外层。另一种可能是白矮星从伴星那积聚了足够多的物质（通过吸积或合并），使其核心到达可引燃碳聚变的温度。同时，失控的核聚变也吞噬了白矮星，终结了它的一生。恒星的核心真正“熄灭”（也就是坍缩）是在其质量大于钱德拉塞卡极限（约为太阳质量的1.38倍）后造成的，而由吸积物形成的白矮星也是在接近这一极限时开始自燃的。可怜的白矮星还会遭受一种截然不同的，比核聚变小得多的热核爆炸。这种爆炸是吸积在白矮星表面的氢气引起的，且爆炸产生的光亮常使人误以为是新产生的一颗恒星。所以，科学家们把这种爆炸的现象称为“新星”。而那些质量低于大约九个太阳质量的孤星，例如太阳本身，最终只会进化成白矮星（就不会变成超新星了）。

图解：当白矮星吸食伴星物质，超出钱德拉塞卡极限并发生爆炸时，便会出现Ia型超新星
图源：搜狐网
尽管自1964年后，银河系中就再也没观测到超新星，但在与银河系一般大小的星系中，超新星平均每50年就出现一次。它们为丰富含有更大质量元素的星际介质中做出了重要的贡献。除此以外，由超新星爆炸产生的不断膨胀的冲击波也会促使新的恒星的形成。
超新星的英文是“supernova”。在拉丁文中，“nova”（复数novae）是“新”的意思，意指在天空中闪烁的一颗非常明亮的新星。而前缀“super-”区分了超新星和普通新星的区别。（普通新星的亮度也会不断增加，尽管和超新星比起来增加的幅度较小，且是通过不同机制造成的。）超新星（supernova）这个词是由瑞士天体物理学家、天文学家弗里茨·兹薇命名的，并在1926年首次应用于文字资料。
最早记录在册的超新星，是由中国天文学家在公元185年观测到的SN185。而超新星中最明亮的记录，由SN 1006获得。中国和伊斯兰天文学家曾对这颗超新星进行过详细的描述。被人们津津乐道的超新星SN 1054，最终变成了蟹状星云。

图解：蟹状星云
图源：搜狐网
银河系中最新用肉眼观测到的超新星SN 1572和SN 1604为欧洲天文学的发展做出了极大的贡献，因为它们的出现反驳了亚里士多德的观点----即除了月球和行星以外的宇宙都是不可改变的。
超新星的发现会被汇报给国际天文学联会中央天文电报局，然后中央天文电报局就会发布一个命名的声明。超新星的名字一般由它被发现的年份再加指定的一个或两个字母组成。一年中最先发现的26个超新星会用大写的字母“A”到“Z”来命名，接着会使用成对的小写字母，如“aa”，“ab”，以此类推。
历史上记载的超新星只能知道他们出现的年份，例如SN 185, SN 1006, SN 1054, SN 1572 (仙后星座) 和 SN 1604 (开普勒恒星)。自1885年以来，即使一年之中只发现了一颗超新星，字母表示法也一直被使用（例如：SN 1885A、SN 1907A等），而一次一年之内只发现一颗超新星是1947年发现的SN 1947A。1987年以前，超新星的命名很少使用到两个字母，但自从1988年后，两个字母的命名就开始被频繁使用。

图解：哈勃望远镜拍摄的SN 1987A位于大麦哲伦星云中
在探索超新星的过程中，科学家们根据在光谱中出现的不同化学元素的吸收线对他们进行了分类。第一个划分标准是判断是否产生由氢引起的吸收线。如果超新星的光谱中含有一条氢吸收线（光谱中可见光部分的巴尔末线系），就会被归为类型II，剩下的则归为类型I。而在这两类中，还会根据其他元素的吸收线的存在与否以及光变曲线（超新星视星等随时间变化的函数图像）的形状进行细分。


图解：SN 1987A 的光变曲线
图源：ARAA
超新星遗迹是由一个致密天体以及含有迅速膨胀物质的冲击波组成的。这团物质在长达两个世纪的自由扩张阶段横扫周围的星际介质之后，就会进入一段绝热膨胀时期，在这大约1万年的时间里冷却并与周围的星际介质混合。

图解：宇宙大爆炸结构图
图源：bilibili

宇宙大爆炸创造出了氢、氦和微量的锂，而所有较重的元素都是在恒星和超新星中合成的。超新星倾向于用金属元素（非氢氦元素）丰富周围的星际介质。这些注入的元素最终成为了可形成恒星的分子云中的一员。因为附近空间中密集分子云的压缩，膨胀的超新星遗迹所产生的动能可以促使恒星形成。
作者: Tim Trott
FY: yt
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