新星
13新星(nova new star)是指偶然出现在天空的明亮星星,古代称为客星,现代科学界称为新星。新星属于变星中的一个类别,曾经由于其突然出现而被认为是刚刚诞生的恒星,所以取名叫“新星”。新星发光原理是恒星步入老年时,其中心会向内收缩,而外壳却朝外膨胀,会抛掉外壳释放大量的能量,在释放能量的时候,会使自身的光度增加很多倍。
基本信息
- 中文名
新星
- 本质
遥远的恒心
- 古称
客星
- 数量
已超200颗
天文意义
有时候,遥望星空,你可能会惊奇地发现:在某一星区,出现了一颗从来没有见过的明亮星星!然而仅仅过了几个月甚至几天,它又渐渐消失了。
这种“奇特”的星星叫做新星或者超新星。古代又被称为“客星”,意思是这是一颗“前来作客”的恒星。
新星和超新星是变星中的一个类别。人们看见它们突然出现,曾经一度以为它们是刚刚诞生的恒星,所以取名叫“新星”。其实,它们不但不是新生的星体,相反,而是正走向衰亡的老年恒星。其实,它们就是正在爆发的红巨星。我们曾经不止一次提到,当一颗恒星步入老年,它的中心会向内收缩,而外壳却朝外膨胀,形成一颗红巨星。红巨星是很不稳定的,总有一天它会猛烈地爆发,抛掉身上的外壳,露出藏在中心的白矮星或中子星来。
在大爆炸中,恒星将抛射掉自己大部 分的质量,同时释放出巨大的能量。这样,在短短几天内,它的光度有可能将增加几十万倍,这样的星叫“新星”。如果恒星的爆发再猛烈些,它的光度增加甚至能超过1000万倍,这样的恒星叫做“超新星”。
超新星爆发的激烈程度是让人难以置信的。据说它在几天内倾泄的能量,就像一颗青年恒星在几亿年里所辐射的哪样多,以致它看上去就像一整个星系那样明亮!
新星或者超新星的爆发是天体演化的重要环节。它是老年恒星辉煌的葬礼,同时又是新生恒星的推动者。超新星的爆发可能会引发附近星云中无数颗恒星的诞生。另一方面,新星和超新星爆发的灰烬,也是形成别的天体的重要材料。比如说,今天我们地球上的许多物质元素就来自那些早已消失的恒星。新星是激变变星的一类,是由吸积在白矮星表面的氢造成剧烈的核子爆炸的现象。这类星通常原本都很暗,难以发现,爆发时突然增亮,被认为是新产生的恒星,因此而得名。新星按光度下降速度分为快新星(NA)、中速新星(NAB)、慢新星(NB)和甚慢新星(NC),爆发时亮度会增加几万、几十万甚至几百万倍,持续几星期或几年。但不能和Ia超新星或其他恒星的爆炸混淆,包括加州理工学院在2007年5月首度发现的发光红新星。
在银河系中已发现超过200颗新星。
历史发现
天文学家第谷·布拉赫在仙后座观察到[超新星SN 1572,并且在他的著作de stella nova(拉丁文,意思为与新星的接触)中描述时,给了新星这个名称。在书中,他以近处的物体应该会相对于恒星产生位置的改变,来论述说新星的距离非常遥远。虽然这是一颗超新星,而不是一颗传统的新星,但直到1930年代才考虑与改正了这个项目。
国内爱好者发现的新星
1975年,知名天文爱好者段元星,曾独立发现著名的V1500 CYG 天鹅座新星,同时国内也有多人独立发现,当时在国内引起巨大轰动,他的事迹还写入过教科书。但是因为当时通讯落后等各种因素制约,他们并不是第一发现者,虽然获得国内天文界的承认,但他们的发现并不被国际承认,因为世界上只承认第一发现者的发现和在该发现没正式公布前上报的其他少数独立发现者的发现。
除了我国历史文献上的新星观测记载外,中国真正首颗银河系新星发现是,2009年5月29日,知名天文爱好者孙国佑与高兴通过星明天文台望远镜,共同发现的银河系新星V5582 SGR,这是我国发现的首颗被国际承认的新星,填补我国新星发现的空白。
2010年10月,知名天文爱好者阮建高与高兴通过星明天文台望远镜,共同发现系外新星NOVA M31 2010-10C,系国内爱好者的首次发现系外新星。
研究发展
如果白矮星有一颗距离够近的伴星,使它能在伴星的洛希半径内,因此能稳定的从伴星的外层大气增生气体于表面。这颗伴星可以是一颗主序星,或是已经膨胀成红巨星的老年恒星。被捕获的气体主要是氢和氦,两种都是宇宙间最平常与最主要的成份。吸积在白矮星表面的气体因为重力被压得更紧密,压力使得温度变得非常的高并且传导至内部。白矮星包含的简并物质不会因为受热而膨胀,而受到压缩的氢气不断在表面增长。氢融合的速率受到温度和压力的影响,这意味着只要继续压缩,表面的温度和压力就会继续增加,当温度达到2,000万K时,核融合反应就会发生;在这种温度下的氢主要经由碳氮氧循环燃烧。对多数的双星系统,氢燃烧的热量是不稳定的,并且会很快的将大量的氢转换成其他元素,而造成热失控反应(只有在范围很窄的吸积率下,氢融合可以可以在表面稳定的进行)(Hydrogen fusion can occur in a stable manner on the surface, but only for a narrow range of accretion rates.) 这个过程会是放出大量的能量,使白矮星发生极端明亮的爆发,并将表面剩余的气体吹散。光度的上升是快还是慢,与新星的类型有关,而在到达高峰之后,光度的下降是很稳定的。从最大光度下降2至3个星等所花费的时间,可以用来对新星进行分类。快新星在短于25天的时间内光度或下降2等,慢新星则会超过80天才降低2星等。
但无论变化有多剧烈,新星所抛出的质量大约只有太阳质量的万分之一,相较于白矮星的质量是非常小的。此外,也只有5%吸积的质量参与核融合成为爆发的动力。但是,这已有足够的能量让喷出物的速度高达每秒数千公里 - 快星新的速度比慢新星快,并同时让光度从太阳的数倍增加至50,000至100,000倍。
只要伴星能继续的供应氢在白矮星的表面吸积,一颗白矮星就能反覆的爆发成为新星,例如蛇夫座RS,就是一颗已经知道有过6次爆发记录的新星(分别在1893、1933、1958、1967、1985和2006年)。最后,白矮星或是将燃料用尽,或是塌缩成为中子星,或是爆炸成为Ia超新星。