我们知道,小尺度的距离测量是非常简单的,比如地球上的距离测量,可以直接用皮尺进行直观的测量。但是大尺度的距离测量,比如天文学中的距离,是极其困难的。因此,天文学中有几种巧妙地办法进行距离地测量,前几天,我们写过一个简单地科普短文介绍视差法对近距离地恒星距离地测量,今天我们写一篇简短地科普短文,来介绍天文学中是如何通过超新星对更大尺度地距离进行精确测量地。
当然,先简单地介绍一下超新星。英文名称supernovae,引文简称SN。超新星更多地是大质量主序恒星死亡时的状态,由于外壳层中的氢和氦在漫长的恒星历程中已经燃烧殆尽,而内壳层的重元素(主要是碳、氮和氧)也迅疾地消耗一空,恒星由于缺少辐射光子地加热以及辐射压对引力地平衡,整个星体不可避免地向内快速塌缩形成中子星,但是塌缩过程中地不稳定性,导致不同温度地物质层面发生强烈地爆炸,将物质激射抛撒到空中,并爆发出强烈地辐射,就像在天空中生成了一颗新地明亮地恒星。于是就形成了超新星。极其简单地介绍,但是真正地物理远比这要复杂地多。
超新星遗迹超新星的光变曲线由于物质地抛撒和核聚变地缺少,基于几乎完全一致地物理,超新星地光变特征存在着极其和谐地同一性质:几乎所有的Ia型超新星(超新星地一种)在光变达到峰值时,其绝对星等M基本上都在19.3左右。这个和谐统一的性质为距离的测量提供了最好的信息。即使观测的时候,已经错过了超新星的峰值,超新星从峰值开始的下降特性对所有的Ia型超新星也基本上是和谐同一的。
因为,对地球上的观测者来说,当发现超新星时,其视星等m(apparentmagnitude)是我们精确测量的,因为视星等只与相对流量强度有关,与距离无关。而当从超新星的光变曲线特征得到Ia型超新星的绝对星等后,很自然的就可以完美的计算出地球距离该超新星的距离D:M-m=5-5log(D).
还真是简单有效,由于Ia型超新星的这种光变峰值得和谐统一,超新星被认为是现在天文学中最好的标准烛光,而且由于超新星爆发时,极其得明亮,因此,利用超新星可以测量极为遥远处得星系得距离,只要该星系内有超新星爆发!
当然,超新星作为标准烛光也有限制,由于超新星的数量较为稀少,而且光变下降的较快(一般只有几个月的时间),因此要使用望远镜不停的对天空进行巡天观测,以便于及时的发现新的超新星!
最后,较为骄傲的提一下,世界文明史上对超新星的最早记录来自于我国的汉代,在《后汉书》中有如下记载:“十月癸亥,一客星出于南门,其大如斗笠,鲜艳缤纷,后渐衰萎,于次年六月没。”