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从超新星到超新星遗迹，如何通过残余物来确定超新星类型？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

从超新星到超新星遗迹，如何通过残余物来确定超新星类型？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

超新星爆发时，恒星的外层向周围空间迅猛地抛出大量物质﹐这些物质在膨胀过程中和星际物质互相作用，形成丝状气体云和气壳，遗留在空间，成为非热射电源，这就是超新星遗迹。超新星遗迹可以算作行星状星云的一种，但在物理特性上又和普通的行星状星云有所不同。

大多数超新星遗迹有着丝状的亮云或壳层。根据自行和视向速度得知，丝状物都沿径向向外膨胀，不同的丝状物有不同的膨胀速度。例如仙后座A内就有快速运动（6000公里/秒）和慢速运动（30公里/秒）的丝状物。观测丝状物的光谱可得到其密度﹑温度和化学组成等资料。

蟹状星云是有名的超新星的遗迹。产生这个星云的超新星爆发于1054年，有很多人观察到了这个星云的产生，并被中国古代的天文学家记载下来。恒星的残骸可演化为中子星、白矮星或黑洞。1976年D.H.克拉克等所列的射电源表中有120个超新星遗迹﹐绝大部分是银河系内的射电源。

根据各种射电波段上的亮温度分布的显示，超新星遗迹都具有壳层结构，即源的外层辐射强，向内迅速减弱。很多人为，超新星遗迹的辐射性质是相对论性电子的同步加速辐射。1960年，什克洛夫斯基首先根据这种非热辐射机制指出，超新星遗迹的表面亮度Σ和直径d间存在着Σd的演化关系（是负值常数﹐有人取为-4.0），并准确地预言了仙后座A射电源流量密度随时间递减的规律。超新星遗迹的辐射是偏振的，但偏振度不大，对应的磁场强度一般在1010高斯的量级上。

我们可以按照超新星遗迹的形态，将它们大致分为三类：亮壳型（S型）、实心型（F型）和复合型（C型）。超新星遗迹的三种类型发生的物理过程有很大不同。下面我们一一介绍。

壳层型超新星遗迹最明显的特点是具有壳层结构，中央没有致密天体的辐射源。在发现的超新星遗迹中，这是最普通的，也是数量最多的，占到80%以上。例如著名的第谷超新星（SN1572）、开普勒超新星（SN1604）、SN1006的遗迹都属于这种类型。它的壳层结构反映了超新星爆发时抛射出的物质与周围星际介质的相互作用。其光谱在X射线和光学波段大多具有热辐射的形式，在射电波段表现为非热幂率谱。

实心型超新星遗迹因为它的原型是著名的蟹状星云，所以又称类蟹状星云型。这一类超新星遗迹是没有壳层结构，中央具有致密天体提供能量，其光谱在X射线和射电波段上均表现为非热幂率谱，是相对论性电子的同步辐射产生的。在20世纪70年代以前，这类超新星遗迹只发现了蟹状星云一个，20世纪70年代以后陆续发现3C58等也属于此类型。

复合型超新星遗迹结合了壳层型和实心型的特点，既具有提供能量的中央致密天体，又具有抛射物与星际介质作用形成的壳层结构，典型的天体是船帆座超新星遗迹。这一类超新星遗迹又可以分为热型和实心型两类，热型在射电波段表现为壳层状，在X射线波段表现为实心状；实心型在射电和X射线波段都表现为实心形态。

实心型和复合型超新星遗迹都可以视作是由Ⅱ型超新星爆发产生的，其中心致密源是引力塌缩形成的，外部是否存在壳层主要取决于星际介质的密度。

超新星遗迹具有极其重要的研究价值。我国古代就有许多关于超新星的观测记录，但是想要了解更多早于人类历史记录的超新星遗迹，就需要通过光学波段以外手段，来探测超新星遗迹。超新星遗迹很可能是银河系中神秘的超高能宇宙射线的起源地。它常与银河系中孕育新恒星的大质量星云相关，并与宇宙中非常奇妙的中子星有紧密的物理联系，同时它还是研究银河系演化必不可少的对象。