超新星遗迹 分类 光学特征 行星状星云

分类

超新星遗迹根据形态，可以大致分为三类：壳层型（S型）、实心型（F型或Plerionic，又称类蟹状星云型）和复合型（C型），三类超新星遗迹中发生的物理过程有很大不同。某些超新星遗迹兼具不同类型的特点，如SS433所处的超新星遗迹W50（G39.7-2.0），因此在分类上具有很大的不确定性。

• 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。这一类在已发现的超新星遗迹中占到80%以上。著名的第谷超新星（SN 1572）、开普勒超新星（SN 1604）、SN 1006的遗迹都属于此类型。其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，又称类蟹状星云型，其原型是著名的蟹状星云。这一类超新星遗迹没有壳层结构，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，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。

光学特征

大多数超新星遗迹具有丝状的亮云或壳层。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(6﹐000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。

超新星遗迹

射电特征

各种射电波段上的亮温度分布观测表明﹐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。普遍认为其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间存在著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10～10高斯的量级上。表徵射电流量密度S随频率变化S的射电频谱指数α一般在0.12～0.8之间﹐平均为0.5。

动力学演化

一般都采用沃尔哲的流体动力学模型﹐它分为四个阶段﹕自由膨胀相﹕这是初始阶段﹐超新星抛出壳层的质量M远大于它膨胀时冲击波所扫过的星际物质的质量﹐抛出壳层匀速向外膨胀﹐星际物质被压缩﹐温度升高。绝热相﹔当M<<它膨胀时冲击波所扫过的星际物质的质量时﹐冲击波绝热地向外扩张﹐辐射损失可以忽略﹐系统的能量守恒。冲击波及其后面气体的运动规律﹐可用流体力学中著名的谢多夫相似解来描述。辐射损失的能量大于超新星爆发初始能量的一半时﹐即进入辐射相。此时﹐辐射损失已变为主要的﹐气体迅速冷却﹐但仍假定气体的径向动量守恒。消失相﹕这是超新星遗迹的消失阶段﹐气体膨胀速度已经很小﹐当速度降到和星际气体的不规则速度同量级(10公里/秒)时﹐就消失于星际物质之中。目前所发现的超新星遗迹绝大部分是处于绝热相阶段﹐而处于后两个阶段的遗迹还未发现。

超新星遗迹

分布特点

统计表明﹐从银心到26﹐000光年以内﹐线直径小于98光年的超新星遗迹面密度近似一常数(每千万平方光年约0.5个)。离银心26﹐000光年以外﹐其面密度迅速下降﹔到33﹐000光年时﹐下降到上述常数值的一半。离银心52﹐000光年以外就没有超新星遗迹了。另外﹐这种遗迹有明显地集中于银道面的倾向﹐离银心愈近﹐旋臂上容易出现超新星遗迹。遗迹的分布和银河系星族I恒星的分布类似。这使许多研究者认为﹐超新星爆发前的星体多数是属于星族I的恒星。

迄今研究得最详细的超新星遗迹是蟹状星云。

遗迹的观测

距离地球约1万光年、延展直径约180光年的一个弱射电超新星遗迹最近被中科院国家天文台研究人员发现。这个天体被命名为SNRG108.2—0.6，是迄今为止已知射电表面亮度最弱的6颗遗迹之一，这也是我国学者首次发现此类天体。

尽管我国古代有许多著名的超新星观测记录，但是对于更早于人类有文字记录历史而发生的超新星事件，只有通过光学波段以外手段，探测超新星遗迹来发现。

为了证实此项发现，国家天文台研究人员通过国际合作，使用了高分辨率和灵敏度的新的国际银道面射电巡天观测数据，并结合红外、光学和X射线等多波段天文数据进行了分析验证。

超新星遗迹具有极其重要的研究价值。它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天体脉冲星/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。当前，关于超新星遗迹数量，实际观测和理论预测有非常大的差距，这种差距，也引起天文物理学家们极大的探索兴趣。

演化

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。观测发现，第谷超新星遗迹和开普勒超新星壳层里都具有很强的中性氢巴耳末线系，证明它们是由Ⅰa型超新星爆发，即白矮星的热核爆炸产生的。

超新星遗迹的演化涉及到的过程非常复杂，还没有严格和普遍适用的理论模型。

最新报道

超新星遗迹—意面星云

人眼视线很容易会迷失在这个名为“意大利面星云”的繁复丝状结构里，在这个分别被编号为Simeis147和Sh2-240的超新星遗迹之内，光亮的云气丝涵盖了接近3度(6个满月)的天区。以它的估计距离3,000光年来换算，这相当于150光年宽的区域。这幅清晰的组合影像综合了透过多个窄波段滤镜拍摄的影像数据，突显了来自氧原子的辐射。这个超新星遗迹的年龄估计约为40,000年。不断扩张的残骸并非这次天体爆炸事件的唯一残留物，部份原始的恒星核心也会存留下来，成为一颗表现为脉冲星的快速自转中子星。[2]