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8.探索宇宙超新星（恒星演化过程中的一个阶段）超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸度极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月（一般最多是两个月）才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散，并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称作超新星遗迹。僵尸恒星”这个名字首先告诉我们，作为恒星，它已经死亡了，死亡之后它还会有某种活动。它的活动或者表现为向外界喷发物质，这通常是一种超新星爆发的表现。超新星爆发并不是原来想象的那么疯狂，它们还有一种微型爆发，僵尸恒星通常是指一颗已经发生过超新星爆发的恒星，再一次发生了超新星爆发。一颗恒星不断地发出光芒，但这个时间是有限制的，总有一天，它会耗尽氢元素这种能源，发生超新星爆发，最后留下一个致密的核心，由于最初的质量不同，这个核心的密度也就不同，或者变成中子星，或者变成白矮星，这就是恒星的尸体。但是，白矮星通常不会单独存在着，它会有一颗伴星，这颗伴星就是红巨星，是一种走到生命尽头的大质量恒星，它们在飞速地膨胀，拥有巨大的外壳，蔓延到空间很远的地方，这种稀疏的结构就成为白矮星的食物，白矮星会从红巨星身上吸收物质。它完全有这样的资本，此刻的它非常致密，因而有很大的引力，另外，那些围绕着它们的气体也已经消失了，它开始从红巨星的身上吸收物质，巨星的外壳被它吸引，首先来到它的周边，白矮星会在自己周围建立起“大圆盘”，就像是蚊香那样的“大圆盘”，一圈又一圈，最接近白矮星的物资被它吸收，这个“大圆盘”就像吸管。当白矮星吸收的较多，自己也承受不了以后，它便开始发生了超新星爆发，这就是微型的超新星爆发。微型超新星爆发是天文学家确认的一种新型超新星，它在爆发的时候，也会抛弃一些物质，它抛弃的物质一般很小，可以达到太阳质量的万分之一或者一半。可以确认，微型超新星爆发就是白矮星吸收了同伴物质的结果，它的再次爆发就像是僵尸复活那样，再次显示了自己的行动。生活在红巨星旁边的白矮星从同伴身上索取物质，这会成为一种常态，白矮星爆发之后，还可能再一次从身边的巨星身上吸收物质，当然，达到一定的时候，还会再一次爆发。僵尸恒星说它黑，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞这个名字，总是令人遐想联翩。那么，究竟什么是黑洞呢?这个名字的第一个字黑，表明它不会向外界发射或反射任何光线，也不会发射或反射其他形式的电磁波--无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它，它绝对是黑的。第二个字洞，说的是任何东西只要一进入它的边界，就休想再溜出去了，它活像一个真正的无底洞。也许有人会想:假如我用一只超级巨大的探照灯对准黑洞照过去，像照妖镜照住妖怪那样，黑洞不就现原形了吗?错了!射向黑洞的光无论有多强，都会被黑洞全部吞噬，不会有一点反射。这个无底洞，照样还是那么黑。把这种奇特的天体称为黑洞，真是太妙了。黑洞并不是科学家在一夜之间突然想到的。早在1798年，法国科学家拉普拉斯就根据牛顿建立的力学理论推测:一个直径像地球、密度为太阳250倍的发光恒星，在其引力作用下，将不允许它的任何光线到达我们这里。这话是什么意思呢?我们不妨先从宇宙飞船说起。宇宙飞船要摆脱地球的引力进入行星际空间，速度至少要达到11.2千米/秒，否则它就永远逃不出地球引力的控制。这11.2千米/秒的速度，就是任何物体从地球引力场中逃逸出去所需的最低速度，称为地球的逃逸速度。太阳的引力比地球引力强大得多，因此太阳的逃逸速度也要比地球的大得多，为618千米/秒。再进一步，要是一个天体的逃逸速度达到了光速，那么就连光线也不可能从它那里逃逸出去了。这样的天体就是黑洞，拉普拉斯所说的那个恒星便是生动的一例。光是宇宙间跑得最快的东西，既然连光都逃不出黑洞，那么其他一切东西也就休想逃出去了随着科学的发展，人们对黑洞的认识也越来越深入。如今，关于黑洞的更准确的说法是:黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体。它的基本特征是有一个封闭的边界，称为黑洞的'视界';外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的东西却不能逃逸到外面去。正因为黑洞如此只进不出、贪得无厌，所以才有了一个不雅的外号:太空中最自私的怪物。不过，事情也不是那么简单。出乎人们意料，黑洞这个怪物，有时候竟然还十分慷慨。这又是怎么一回事呢?原来，在20世纪70年代，英国科学家霍金等人以量子力学为基础，对黑洞作了更缜密的考察，结果发现黑洞会像蒸发那样稳定地往外发射粒子。考虑到这种蒸发，黑洞就不再是绝对黑的了。霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度，而且质量越小的黑洞温度就越高，质量越大的黑洞，其温度反而越低。大黑洞的温度很低，蒸发也很微弱;小黑洞的温度很高，蒸发也很猛烈，类似剧烈的爆发。一个质量像太阳那么大的黑洞，大约需要1.0×10^66(即1后面跟着66个0)年才能蒸发殆尽;但是质量和一颗小行星相当的小黑洞，竟然会在1.0×10^-22(小数点后面21个0再跟上一个1)秒钟内就蒸发得干干净净!黑洞暗能量星暗能量星我们已经了解了太阳系是以太阳这颗恒星为中心的，由行星、卫星、矮行星、小天体（包含小行星、彗星）等组成的一个天体系统。我们观察到的天空中的星星大多数也是和太阳一样发光发热的恒星，它们有的也会组成类似太阳系一样的天体系统。在观星过程中，我们看到的天空中闪亮的银河光带，实际是由许许多多的恒星组成的一个恒星集团，被人们称为银河系。银河系大约由1000亿~2000亿颗恒星组成，直径有10万光年。光的传播速度是每秒钟30万千米，光年就是光在一年中所走的距离，它是用来计量恒星间距离的单位。现在人们用天文望远镜已观测到距我们120亿光年的宇宙空间深处，但仍没有看到宇宙的边缘，而且科学家还发现宇宙正处在膨胀之中！宇宙中每时每刻都有许多恒星诞生，同时也有许多恒星消亡。恒星都在不停地高速运动。有些恒星自身还有节奏地膨胀和收缩，有些恒星还不断地向外抛射物质……我们的宇宙是一个充满活力的宇宙。根据认识，超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星，如质量大于8倍太阳质量的恒星，由于质量巨大，在它们演化到后期时，当核心区硅聚变产物-铁-56积攒到一定程度时，往往会发生大规模的爆发。这种爆炸就是超新星爆发。现已证明，1572年和1604年的新星都属于超新星。在银河系和许多河外星系中都已经观测到了超新星，总数达到数百颗。可是在历史上，人们用肉眼直接观测到并记录下来的超新星，却只有6颗。超新星的英文名称为supernova，nova在拉丁语中是“新”的意思，这表示它在天球上看上去是一颗新出现的亮星（其实原本即已存在，因亮度增加而被认为是新出现的）；前缀super-是为了将超新星和一般的新星相区分，也表示了超新星具有更高的亮度，以及更稀少的分布和不同的形成机制。根据韦氏词典，supernova一词最早在1926年见于出版物中。已知存在的超新星有几种不同类型，但其形成机制都来自两种情形之一：通过核聚变产生能量的过程终止或突然启动。当一个衰老的大质量恒星核无法再通过热核反应产生能量时，它有可能会通过引力坍缩的过程坍缩为一个中子星或黑洞。引力坍缩所释放的引力势能会加热并驱散恒星的外层物质。另一种形成机制为一颗白矮星可能会从其伴星那里获取并积累物质（通常是通过吸积，少数通过合并）从而提升内核的温度，以至能够将碳元素点燃并由此导致热失控下的核聚变，最终将恒星完全摧毁。当质量超过钱德拉塞卡极限（约为1.44倍太阳质量）的恒星内部的核聚变炉无法提供足够的能量时，恒星将走向坍缩；而当吸积过程中的白矮星质量达到这一极限时它们将会质量过高而烧毁。需要注意的是，白矮星还会通过碳氮氧循环在其表面形成一种与上述有所不同的并且规模小很多的热核爆炸，这被称作新星。一般认为质量小于9倍太阳质量左右的恒星在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的。根据估算，在如银河系大小的星系中超新星爆发[2]的概率约为50年一次，它们在为星际物质提供丰富的重元素中起到了重要作用。同时，超新星爆发产生的激波也会压缩附近的星际云，这是新的恒星诞生的重要启动机制。发现过程由于在一个星系中超新星是很少见的事件，银河系大约每隔50年发生一次，为了得到良好的研究超新星的样本需要定期检测许多星系。在其他星系的超新星无法准确地预测。通常情况下，当它们被发现时，过程已经开始。对超新星最有科学意义的研究（如作为标准烛光来测量距离）需要观察其峰值亮度。因此，在它们达到超新星超新星的搜寻分为两大类：一些侧重于相对较近发生的事件，另一些则寻找更早期的爆炸。由于宇宙的膨胀，一个已知发射光谱的远程对象的距离可以通过测量其多普勒频移（或红移）来估计。平均而言，较远的物体比较近的物体以更大速度减弱，因此具有更高的红移。因此，搜寻分为高红移和低红移，其边界约为z=0.1–0.3之间——其中z是频谱频移的无量纲量度。高红移的搜寻通常涉及到对超新星光度曲线的观测，这对于生成哈勃图以及进行宇宙学预测所用的标准或校准烛光很有用。在低红移端超新星的光谱比其在高红移端更有实用价值，并可用于研究超新星周围的物理与环境。低红移也可用于测定近距端的哈勃曲线，这是用来描述可见的星系距离与红移之间的关系曲线，参见哈勃定律。2011年诺贝尔物理学奖公布：美国教授佩尔马特、美澳双国籍教授布莱恩·施密特和美国教授黎斯3人获奖，他们通过研究超新星发现宇宙正加速膨胀、变冷，称整个宇宙最终可能变成冰。医学奖首次颁给已故学者。化学奖、和平奖、文学奖、经济学奖等奖项将陆续公布。2011年的诺贝尔奖奖金仍为1000万瑞典克朗(约合146万美元)。2011年11月，美国美国国家航空暨太空总署（NASA）利用望远镜进行新的红外线观测，已经证实中国东汉时期记载的天有异象，客星侵主，是第一次有记载的超新星爆炸。2016年3月，由美国圣母大学天文学家彼得·加尔纳维切领导的科研小组用了3年时间分析开普勒所观测的50万亿颗恒星的光谱，结果找到两颗超新星，其中一颗名为KSN2011a，大小相当于近300个太阳，距地球约7亿光年；另一颗名为KSN2011d，大小相当于约500个太阳，距地球约12亿光年。研究人员在较大的超新星上首次观测到激波暴，但在较小的超新星上却没有观测到。他们猜测这可能是因为小的超新星周围环绕气体，遮挡了所产生的激波暴。加尔纳维切在一份声明中说：“激波暴的闪光可持续约1小时，因此要捕捉到一次这种闪光，要么是运气特别好，要么得持续不断地观测数以百万计的恒星。”美国航天局的声明则将这一发现称为天文观测上的一个“里程碑”。[3]中国发现2010年，星明天文台业余天文学家孙国佑与高兴在NGC5430星系发现了一颗新爆发的超新星，后经著名的帕洛玛山天文台确认为Ic型超新星，编号PTFacbu，这也是大陆天文爱好者发现的首颗超新星。2011年2月19日，星明天文台业余天文学家金彰伟与高兴发现超新星，2011aj。2011年4月26日，星明天文台业余天文学家金彰伟与高兴发现超亮超新星，2011by，其极大值达到12.5星等，是2011年最亮的超新星，比较罕见。2015年9月12日10时，合肥市五年级学生廖家铭通过新疆南山县星明天文台的望远镜，发现一颗疑似超新星，如果经光谱证实其确系超新星，10岁的廖家铭，将成为全球发现超新星年纪最小的人之一。[4]2016年1月，一支由中国科学家带领的国际团队或发现了有史以来最强大的超新星爆发。1月14日，该团队在美国俄亥俄州立大学发布声明说，最新发现的这个超新星亮度是太阳的5700亿倍，比银河系中所有恒星加起来还要亮20倍。恒星的演化恒星的一生自古以来，人类就充满了对宇宙的幻想