书城童书自然之谜我来揭
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第74章 神秘的新星

在晴朗的夜空中,原来看不见有星星的位置上突然间冒出一颗亮星,这种现象是多么令人惊讶和兴奋!人们往往认为这是颗“新诞生”的恒星,于是便把这种天体叫做新星。新星发亮一段时间之后,亮度逐渐减小,又慢慢地消失在夜空中,好像来去匆匆的过客,因此我国古代又把它叫做客星。新星的最古老的记录是我国《汉书》上的记载。到现在为止,在银河系中总共记录到的新星不过200颗左右。每年发现的新星并不多,多则三五个,少则一个也没有,肉眼能看得到的亮新星就更为稀少了。

在我们银河系中,平均每年可能出现50颗新星。但是,由于新星都分布在银河平面附近,那里的大量吸光星际物质吸收了新星的光,因此我们只能看到近距离的新星,这样一来,就使新星成为一种少见的天象了。

新星出现时,极其明亮。1918年天鹰座出现一颗新星,亮度达-1.1星等,在天空中,成为仅次于天狼星的第二亮星。一般新星的亮度也达到1星等。新星出现前,它的亮度很暗,都在肉眼视力范围之外,而肉眼能看到的最暗星是6星等。新星发亮前后,亮度变化可以达到7~16星等。像1975年天鹅座出现的新星,亮度变化达19个星等。星等相差1等,亮度相差2.5倍,新星发亮前后,亮度可以剧增几百万倍至几千万倍。究竟是什么原因使新星亮度剧增呢?

人们用光谱分析的方法研究了新星的光谱,发现在新星亮度极大时,光谱线向紫端移动,表明新星外层大气向观测者方向移动。由谱线位移可以计算出,新星向外膨胀的速度为1000千米/秒以上。这样巨大的膨胀速度说明新星正在“爆炸”。由于新星的爆炸,使新星的亮度骤然剧增几千倍。

其实,新星不是新的星。长期以来,人们一直认为新星是从宇宙中新产生出来的天体。直到19世纪末,这一想法才有所改变。那时,照相方法已经引入天文观测,人们对整个天空进行了巡天照相。由于照相底片能够累积光线,所以较暗的星经过长时间曝光,在底片上也能显现出来。在照相的星图上人们发现,新星出现以前,在那个位置上早已存在着星星,只是由于它太暗,我们肉眼看不见罢了。当新星最为明亮期过后,在新星“消失”的位置上,用照相方法仍可观测到那颗星星。这时,人们才正确地认识到新星并不是新诞生出来的星。

新星是爆发型变星的一种,属于爆发型变星的还有再发新星、矮新星和类新星等,它们或多或少都具有和新星类似的特征。再发新星是指观测到不止一次爆发的新星,大体上每10~100年就爆发一次,已观测到十几颗。罗盘座T星和人马座V2005星已经记录到了5次爆发。再发新星爆发时,亮星剧增的幅度比新星的光变幅度要小,为7~9星等。每次爆发抛出的质量仅有百万分之几个太阳质量。现在认为,再发新星和新星之间没有根本的区别,新星可能是爆发周期长的再发新星,而再发新星可能是爆发周期短的新星。

20世纪50年代,由于天文观测技术的进步,人们不但可以知道爆发后新星的亮度,还能够知道新星爆发前的亮度。对比两者,竟发现了一个未曾意料到的结果。绝大多数的新星,爆发前后的亮度是相同的,经历一次爆炸,新星又恢复到爆发前的状态。新星爆发不是恒星的解体,而是一次“调整”。

是什么原因促使恒星爆发呢?这种爆发对恒星的生命演化史具有什么作用呢?

目前,有不少天文学家致力于研究新星爆发的物理原因。有种学说认为,恒星演化到晚期,中心温度高到几十亿度,密度升高到水的密度的1亿倍以上。这时,恒星核心内部由于热核反应产生大量中微子。中微子是一种基本粒子,静止质量等于零,不带电,穿透力特别强,不和其他物质粒子发生作用,因此产生出来以后能够很快地跑到恒星外部去。它们带走很大能量,恒星内部能量迅速减小,因而抵抗不住恒星引力的收缩。于是,恒星迅速坍缩。造成恒星爆发。不过,这种物理过程释放出来的能量又太强了,大大超过新星爆发产生的能量,所以,用它来解释新星爆发是缺乏说服力的。

后来,人们发现有许多新星、再发新星、矮新星、类新星是双星系统。1947年,观测证实,再发新星北冕座T星是分光双星;1952年,观测到矮新星天鹅座SS也是分光双星;1954年,证实类新星宝瓶座AE又是分光双星;同年,证实武仙座DQ新星是食双星的一个子星。四类爆发变星都与双星有关。

现在有种理论认为,很多新星爆发的原因可能与它是密近双星有关(密近双星是指双星的两子星距离较近,由于引力作用,两子星之间有物质交流的双星系统)。当密近双星的一个大质量子星演化为冷的红巨星,另一个小质量子星演化为热矮星的时候,冷星膨胀,外层气体射向热矮星,使热矮星表面吸积起含有大量氢的气体包层。当气体包层之下温度增高到足以引起氢的热核聚变时,热矮星就因热核聚变反应而释放能量,造成新爆发。这个理论是否正确还待进一步观测来验证,理论本身也还有许多细节不清楚。如果说密近双星是造成新星爆发的原因,那些不是双星的新星爆发的原因又是什么呢?再发新星一再爆发的物理机制又是什么呢?近几十年来,人们发现除了存在可见光波段上突然发亮的新星之外,还陆续发现射电能量剧增的射电新星,以及X射线能量突然剧增的x射线新星。