蟹状星云：超新星遗迹的研究与意义

蟹状星云的发现

古诗曰:“不到庐山辜负目，不食螃蟹辜负腹。”螃蟹，人称“无肠公子”、“横行将军”。它是人间桌上的珍品，也是天文学家的“座上宾”——宇宙中有一只、也仅此一只千年不衰的“大螃蟹”。它虽然硕大无比，可凭人的肉眼却看不到，必须用较大的望远镜才能窥知它的尊容。18世纪时，法国天文学家梅西耶把它列入“梅西耶星团星云表”上的第一号“人物”，记为M1。

19世纪中叶，英国一位酷爱天文学的罗斯伯爵，通过10多年的不倦努力，前后花了12000英镑的巨资，终于在1845年造出了一架超过威廉·赫歇耳的大望远镜，并一度称雄世界。它那块大镜头的口径为72英寸(184厘米)，重达3.6吨。这架望远镜的镜筒是用厚木板制成的。为了加固，外面套上了许多铁箍。这个木制镜筒直径为2.4米，长17米，竖起来有6层楼那么高。为了使这架庞然大物不受大风的影响，罗斯只能把它安置于两堵高墙之间，它们都有17米高、22米长。夹在中间的大望远镜可以在南北方向的子午面附近自由转动，但要在东西方向运转却很困难。罗斯对自己的成果得意地称之为“列维亚森”，这是《圣经》中一种巨兽的名字。

1848年，罗斯仔细观测了M1星云，发现它原来是一个形状不规则的云雾块，中间还有许多明亮的细线纵横交叉。他想到了八足两螯的“横行将军”，故称它为“蟹状星云”。这个形象而奇特的名字一直沿用至今。

蟹状星云位于金牛座内，角大小为7'×4'，距离太阳1.9千秒差距，由此可算出它的实际大小是12×7(光年)，总质量约为二三个太阳质量。它的可见光不算太强，但总辐射(包括从射电，红外到紫外、X射线、Y射线)却比太阳强几万倍，为1031焦耳。

1921年，美国天文学家对比了相隔12年的照片后发现，这只“螃蟹”还在不断长大。几年后，有人算出了它的膨胀速度为1100千米。这样不难从现在7光年的直径算出，大约在900多年前，这只“螃蟹”差不多还只是“卵”样的一点!事有凑巧，人们发现我国古代史书《宋会要辑稿》中有载:“至和元年(1054年)五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”参照其他史料可知，它爆发于1054年7月4日，最亮时白天也可见到它，一直到1056年4月6日才从肉眼中消失，在天空中出现的时间长达643天。通过反复论证，蟹状星云正是这次“天关客星”1054超新星爆发后的产物，所以称之为“超新星遗迹”。因为我国史料有众多的记载，故这颗超新星也常称为“中国(超)新星”。(www.xing528.com)

蟹状星云是中国史书中记载的于1054年(北宋)超新星爆发的产物，也是被研究最广泛、对天文学影响极深远的超新星遗迹。

超新星遗迹本身就是当代天文学中最热门的研究课题之一，因为它涉及超新星爆发原因及爆发以后如何演化的问题。超新星爆发是恒星世界最猛烈的活动，其能量之大可把太阳比作“沧海一粟”。前面说到，超新星爆发的原理至今仍未弄清楚，这里也许蕴藏着对人类未来关系极大的科学真理。大家知道，20世纪30年代科学家们对恒星和太阳能量来源的研究，为科学的发展作出了重大贡献，帮助人们打开了原子世界的大门，搞清了核聚变反应的机理，制造出了氢弹，为和平利用核能铺平了道路，把世界推进到了“原子时代”。可以预言，如果人类一旦真正解开了超新星爆发之谜，掌握了它的全部奥秘，就可以掌握比今天任何能源强亿亿倍的本领，这亿亿倍的高能源足以改造整个地球……

但研究超新星又谈何容易，谁能预见哪颗星将会爆发?所以只能从历史资料中去搜集蛛丝马迹，而蟹状星云则提供了最生动的实例。它是所有超新星爆发记录最周详的，也因为有这些资料才证实了“超新星遗迹”，证实了恒星演化理论。蟹状星云是超新星遗迹中的佼佼者。1968年，这位佼佼者又锦上添花——通过射电观测，人们进一步撩开了它的“面纱”，原来在蟹状星云的“肚子”里还有着一颗脉冲星(即中子星) PSR0531+21。测定后知道，这颗脉冲星的质量约1.5M，用可见光进行观测，它相当于一颗17等的暗星。

PSR0531+21是脉冲星中的“上品”，在许多方面，它堪称脉冲星之冠。它是一般脉冲星中脉冲周期最短的，为0．033秒，这说明它的自转是每秒钟30圈——比飞旋的马达还快得多，其赤道线速度更是快得无法想象。它又是证实与超新星关系的第一个观测样品。PSR0531+21的发现，证实了科学的恒星演化理论，也证明了超新星与超新星遗迹、脉冲星之间的演化关系。这颗脉冲星特别有价值的另一点是，除了射电脉冲外，它还发出可见光脉冲、红外线脉冲、紫外线脉冲、X射线脉冲及丁射线脉冲，是脉冲品种最齐全的难得的“样品”，为人们用各种手段来研究脉冲星开了方便之门。因此，蟹状星云是科学家们今天研究最多的超新星遗迹，蟹状星云内的脉冲星又是人们最垂爱的脉冲星研究样品。这些年来，有关它们的科学论文比比皆是。对它的研究，为推动高能天体物理、原子核理论、恒星演化、相对论天体物理等的发展，做出了不可磨灭的贡献。难怪国外有位天文学家曾夸张地说:“蟹状星云的研究，占据了现代天文学的一半。”