今年肉眼可见的超新星爆发

公元1054年7月4日，我国天文学家观察到一颗明亮的新星出现在天空中。这颗新星的亮度比金星还要亮，在白天都能清晰可见，持续时间长达23天，在夜晚可见的时间则持续了近两年。天关客星的爆发被多个文明记录下来，其中最详细的记载来自于我国宋朝的史籍。

宋仁宗嘉祐元年，天文学家杨惟德在东方天关星附近发现了一颗新的星体。这颗星起初如细针，逐渐变得明亮，超过了金星的亮度，甚至在白天也能看到。两年后，天关客星逐渐消退，最终消失在夜空之中。千年之后，天关客星依然是天文学研究的重要对象，其遗迹——蟹状星云，至今仍是夜空中最著名的星云之一。

超新星爆发是非常罕见的，大约每80年才会发生一次，而肉眼可见的更是少之又少。但幸运的是，预计今年将有一颗新星出现在夜空中，它的亮度将与北极星相当，为观星者提供了一次千载难逢的观测机会。为我们提供这次机会的是一个双星系统，由一颗红巨星和一颗白矮星组成，距离地球3000光年。

这次新星爆发预计发生在2024年2月到9月之间，爆发时的亮度将使其在我们的夜空中短暂地变得和北极星一样明亮，但这种亮度不会持续超过一周。要观测这次新星爆发，观星者应将目光投向北冕座，这是位于牧夫座和武仙座之间的一个星座。新星爆发时，将在夜空中出现一颗明亮的“新”星。通常情况下，这对双星的亮度为 10等，肉眼无法看见，但在爆发期间，它们的亮度将达到 2等，与北极星相当。

超新星爆发可以分为几种不同的类型，其中包括：核心坍缩型超新星(Type II)，当恒星质量大于8倍太阳质量时，它们的核心坍缩形成中子星或黑洞，释放能量形成超新星爆发；白矮星爆炸型超新星(Type Ia)，当白矮星与附近的恒星物质发生碰撞或吸积过量物质时，会超过临界质量而爆炸。

前面提到的蟹状星云是由一次II型超新星爆发产生的遗迹。这种超新星爆发通常发生在大质量恒星的生命周期结束时，当恒星的核心塌陷并引发一场巨大的爆炸。蟹状星云中心的脉冲星就是这次爆炸的残骸，它是一颗高速自转的中子星，以每秒30.2次的速度旋转，并发射出从γ射线到无线电波的宽频率范围电磁波。

而今年即将出现的新星则是 Ia型超新星。Ia型超新星的前身星系统通常由一颗白矮星和一颗主序星组成。白矮星是已经耗尽核燃料的恒星，其密度极高体积却很小。主序星则是正在进行核聚变的恒星，会不断向外抛射物质。在双星系统的引力作用下，主序星向白矮星输送物质，这种物质主要由氢和氦组成。白矮星表面会形成一层富含氢和氦的吸积盘，随着时间的推移，白矮星上的物质不断累积，其质量逐渐接近钱德拉塞卡极限（约为太阳质量的1.4倍）。

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当白矮星的质量接近钱德拉塞卡极限时，白矮星中的碳元素会在高温高压下发生核聚变，引发爆炸。碳点火产生的热量会迅速传遍整个白矮星，引发碳、氧等元素的核聚变反应，形成一连串的爆炸，最终导致白矮星的完全解体。

Ia型超新星爆发是宇宙中重元素合成的重要来源之一。爆炸过程中产生的高温高压会将轻元素合成重元素，例如铁、金等。Ia型超新星爆发为星系的化学演化贡献了重要的力量，将重元素抛射到星际空间，成为新恒星和行星形成的原料。Ia型超新星具有标准烛光的性质，其峰值亮度几乎相同。因此，天文学家可以利用Ia型超新星来测量遥远星系的距离。