基本介紹
- 天體名稱：第谷超新星
- 拉丁名：SN 1572
- 赤經：0h 25.3m
- 赤緯：+64° 09′
- 所在星系：銀河系
- 所在星座：仙后座
簡介,首次發現,發現者,新探索,第谷超新星類型,意義,其它超新星,1987A超新星,仙女座S超新星(1885A),克卜勒超新星(1604),客星(185),
簡介
作為一個暗淡的星雲，這個超新星遺址於二十世紀六十年代被科學家用帕洛馬天文台的望遠鏡觀察到；之後，為倫琴衛星 (ROSAT) 的望遠鏡所拍攝到。這個超新星可能屬於Ia超新星：它原本是一顆白矮星，因為從伴星取得物質，使質量超過錢德拉塞卡極限，從而發生爆發。這種超新星爆發一般不會象II型超新星爆發那樣生成壯觀的星雲，比如SN 1054所生成的蟹狀星雲。SN 1572的外殼氣體目前仍以大約每秒9000公里的速度從中心方向向外噴發。
首次發現
1572 年11 月11 日夜，第谷（1546—1601 年）發現了一顆新星，即“第谷新星”。新星在仙后座，最亮時甚至在白天都能看到它，經過一段時期的觀測之後，第谷發表了詳盡的論文“新星”。第谷觀測到的是我們銀河系裡的一顆超新星，從那時起到現在，只在1604 年銀河系裡曾出現過另一顆超新星。
這裡所說的新星和超新星是兩類比較特殊的星，不能只從字面上去理解為是“新”誕生的星。一顆恆星在未爆發之前，往往很不顯眼，甚至用較大的望遠鏡也未必能看到它。一旦突然爆發，亮度在幾天或者更短的時間裡，迅速增加幾千倍到好幾萬倍以上，然後在好幾個月到好幾年裡，有起伏地逐漸恢復到爆發前的狀態和亮度。超新星爆發的時候，亮度可增加千萬倍到上億倍，這是恆星世界中已知的最激烈爆發現象。爆發的結果是恆星拋掉大部分質量，塌縮成為中子星之類密度特別大的天體，進入演化的最後階段。超新星爆發意味著恆星的瓦解，趨於死亡的一種形式。
1576 年，得到丹麥國王腓特烈二世的支持和邀請，第谷來到波羅的海中的一個小島——汶島上，在此建立了一座宏大的、設備良好的天文台，被第谷稱為天文堡。這裡配備著一些當時最好的儀器，主要是象限儀。
第谷是位勤奮而傑出的觀測者，他用自己製造的許多大型精密天文儀器，持續不斷地進行了長達20 年的觀測，積累了大量天體方位的測量資料，而這些資料的精確性是首屈一指的，大大超過前人和當代人的觀測水平。據說他對各個行星位置的測定，誤差不超過0.067 度。我們知道，滿月的視直徑大致是0.52 度，第谷的精確觀測幾乎達到了滿月視直徑的1/10，幾乎是到了肉眼觀測所能達到的極限。
1577 年，他還觀測到一顆明亮的彗星。當時，不少人都以為彗星只是地球大氣中的某種光學現象，但又拿不出證據。第谷證實，彗星的軌道遠在月球軌道的外面，決不可能是大氣現象。
天文堡在很長的一段時期里，不僅是個科學研究中心，也是許多重要人物前來參觀訪問的地方。可是，當腓特烈去世之後，天文堡的經費就發生了困難，第谷不得不離開天文堡。第谷在那裡作的最後一次觀測，是在1596年3 月15 日。在這之後，天文堡被遺棄了，時至今日，那裡只剩下一片草地和一尊第谷像。
1599 年，第谷從丹麥來到布拉格，任魯道夫二世國王的御前天文學家，繼續孜孜不倦地進行著天文觀測工作。他在這裡做了一件對後來天文學的發展有決定意義的事，即邀請一位年輕的德國天文學家克卜勒，來當自己的助手。
發現者
第谷·布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601），丹麥天文學家和占星學家。1546年12月14日生於斯坎尼亞省基烏德斯特普的一個貴族家庭，其父是律師。他的叔父沒有子女，在他一歲時簡直就是把他偷走了，但他後來獲準撫養這個孩子。1601年10月24日，第谷逝世於布拉格，終年57歲。
第谷·布拉赫
第谷·布拉赫第谷於1559年入哥本哈根大學讀書。1560年8月，他根據預報觀察到一次日食，這使他對天文學產生了極大的興趣。1562年第谷轉到德國萊比錫大學學習法律，但卻利用全部的業餘時間研究天文學。1563年第谷觀察了木星合土星（兩行星在天空靠在一起），並寫出了他的第一份天文觀測資料，同時注意到合的發生時刻比星曆表預言的早了一個月。他領悟到當時用的星曆表不夠精確，於是開始了長期系統的觀測，想自己編制更精確的星曆表。1566年第谷開始到各國漫遊，並在德國羅斯托克大學攻讀天文學。從此他開始了畢生的天文研究工作，取得了重大的成就。
在巴塞爾和奧格斯堡繼續求學後，第谷因父親生病而返回家鄉。1572年11月11日，他看到仙后座有一顆新的明亮恆星，便使用他自己造的儀器對這顆星進行了一系列觀測，直到它1574年3月變暗到看不見為止。前後16個月的詳細觀察和記載，取得了驚人的結果，徹底動搖了亞里士多德的天體不變的學說，開闢了天文學發展的新領域。
由於第谷與農家女結婚而同他的貴族家庭鬧翻了，他很高興接受了到哥本哈根和德國講課的建議。他曾考慮定居瑞士，但1576年丹麥國王腓特烈二世將汶島賜予他作為新天文台台址，並許諾他一筆生活費。於是，第谷在丹麥與瑞典間的汶島開始建立“觀天堡”。這是世界上最早的大型天文台，在這裡設定了四個觀象台、一個圖書館、一個實驗室和一個印刷廠，配備了齊全的儀器，耗資黃金1噸多。直到1579年，第谷在這裡工作20多年，取得了一系列重要成果，創製了大量的先進天文儀器。其中最著名的有1577年對二顆明亮的彗星的觀察。他通過觀察得出了彗星比月亮遠許多倍的結論，這一重要結論對於幫助人們正確認識天文現象，產生了很大影響。
1599年丹麥國王腓特烈二世死後，第谷在波希米亞皇帝魯道夫二世的幫助下，移居布拉格，建立了新的天文台。1600年第谷與克卜勒相遇，邀請他作為自己的助手。次年第谷逝世，克卜勒接替了他的工作，並繼承了他的宮廷數學家的職務。第谷的大量極為精確的天文觀測資料，為克卜勒的工作創造了條件，他所編著經克卜勒完成，於1627年出版的《魯道夫天文表》（Rudolphine Tables）成為當時最精確的天文表。
第谷是一位傑出的觀測家，但他的宇宙觀卻是錯誤的。第谷本人不接受任何地動的思想。他認為所有行星都繞太陽運動，而太陽率領眾行星繞地球運動。他的體系是屬於地心說的，這一體系十七世紀初傳入我國後曾一度被接受。
新探索
通過與過去銀河系外發生的超新星爆發的光譜進行詳細比對，研究人員證實，第谷超新星爆發屬於標準的熱核爆炸型超新星爆發。熱核爆炸型超新星達到最大發光強度時的絕對等級幾乎是一定的，這一特徵使熱核爆炸型超新星被廣泛用作測定到遠方星系距離的標準光源。此前人們根據一些觀測結果推測第谷超新星殘骸距地球的距離介於7000光年至1.6萬光年之間，而本項研究成果使科學家得以確定第谷超新星距離地球約1.2萬光年。
第谷超新星殘骸SN 1572，美國宇航局的斯皮策和錢德拉太空觀測站天文學家利用紅外線和X射線觀測獲得的，在西班牙卡拉阿托天文台，爆炸留下了一個熱雲（綠色和黃色） 。爆炸的衝擊波可以被看作是一個藍色的球超的高能電子。這個超新星可能屬於Ia超新星，它原本是一顆白矮星，因為從伴星取得物質，使質量超過錢德拉塞卡極限，從而發生爆發。這種超新星爆發一般不會象II型超新星爆發那樣生成壯觀的星雲，比如SN 1054所生成的蟹狀星雲。SN 1572的外殼氣體目前仍以大約每秒9000公里的速度從中心方向向外噴發。
第谷超新星類型
一個由日本國立天文台參與的國際研究小組在4日出版的英國《自然》雜誌上發表論文說，他們對第谷超新星殘骸周圍發現的可見光的“回聲”進行分光觀測的結果表明，1572年丹麥天文學家第谷·布拉赫觀測到的超新星爆發屬於標準的熱核爆炸型（Ⅰa型）超新星爆發
。
這項研究是日本國立天文台和德國馬普天文研究所共同完成的。天文學家在此次觀測研究中主要利用了所謂光的“回聲”現象。 今年夏天，研究小組分別使用馬普天文研究所的3.5米口徑望遠鏡和日本的“昴宿星團”望遠鏡，以過去曾有報告發現光的“回聲”的區域為中心進行搜尋，最後拍攝到了淡淡擴散的光。研究人員經過光譜分析斷定，這片淡淡的光來源於超新星爆發，而且就是400多年前第谷觀測到的仙后座方向超新星爆發時產生的光線。
意義
許多人認為第谷對天文學史影響最大的事件發生在他的晚年，這個看法不太站得住腳。第谷在中年時期作出的最大勳業——觀測1572年超新星和1577年大彗星——才是那個時代在天文學上最具革命意義的行動。 在當時的歐洲，雖然哥白尼已經提出了他的日心宇宙模型，但是傳統的“水晶球”宇宙體系仍然占有教會官方學說的地位。這個宇宙體系，是亞里士多德在古希臘天文學家歐多克斯（Eudoxus）和卡利普斯（Callippus）兩人工作的基礎上作了一些改進而建立起來的，其中有如下要義：
一、以地球為中心的諸天體（包括月球、太陽、五大行星和眾恆星）附著在各自所屬的球層上，被攜帶著運轉；
二、這些球層皆屬實體，並由不生不滅、完全透明、堅不可入的物質構成——水晶球之名即由此而來；
三、整個宇宙是有限而封閉的；
四、月球軌道以上的部分，是萬古不變的神聖世界，只有“月下世界”才是變動不居、“會腐朽的”塵世。
這就意味著：新星爆發、彗星、流星等天象，都只能是大氣層中的現象。
第谷並不主張日心地動之說，他建構的宇宙體系是對地心的托勒密體系和日心的哥白尼體系的一種折衷。他也無意在哲學上成為亞里士多德的敵人。但是他卻在實際上給了水晶球體系以致命打擊。
1572年11月，仙后座出現一顆新星，亮得連大白天都可以看到。本來這樣的奇異天體出現在天空，世人有目共睹，那個時代的天文學家、星占學家，或者用更廣泛的說法，任何“自然哲學家”，都可以觀測到。然而這顆新星卻在天文學史上被稱為“第谷超新星”，這是因為第谷對它作了極其細緻的觀測和方位測量。
第谷用各種方法反覆觀測這顆新星，發現它既沒有視差（這表明離開地球的距離非常遙遠），也不移動位置。所以他最後的結論是：這顆新星位於恆星天球層。
對於現代恆星演化理論來說，新星和超新星爆發都是正常現象，是一顆恆星在它生老病死的一生中的一段晚年階段。對於古代中國人來說，大千世界無奇不有，新星——古代中國通常稱它們為“客星”——的出現也不會和任何教義或意識形態發生衝突。但是在那時的歐洲知識界，第谷的這個結論不啻一顆思想炸彈！因為這個結論直接挑戰了作為教會官方理論的亞里士多德水晶球體系——按照水晶球體系的理論，恆星天球屬於萬古不變的區域，新星這種現象只可能出現在“月下世界”。
不過，在翌年發表他的觀測成果時，第谷本人尚未與水晶球體系徹底決裂。儘管他已經在客觀上讓這顆超新星打開了對亞里士多德教條的叛逆之門。
然而，1577年的大彗星又出現了。
在當時一張印刷於布拉格的繪畫中，這顆明亮的大彗星的尾巴被描成從土星一直延伸到月亮。這時第谷已經成為汶島的主人，島上的種種新建天文儀器和一眾學生助手，當然要被動員起來全力觀測和測量這個震驚全世界的新天象——汶島的觀測使得這顆彗星又在天文學史上被命名為“第谷彗星”。
第谷從1577年11月13日開始觀測這顆大彗星，一直持續到1578年1月26日，此時彗星遠去，肉眼幾乎已經無法辨識了。在觀測中，第谷使用了半圓儀、紀限儀和帶有地平圈的象限儀。他還逐日觀測並計算彗星的位置，以此來推算彗星運行的速度。
亞里士多德關於彗星的教義，此前從未受到過嚴峻挑戰。這種教義認為，彗星的元素是火。在《氣象學》中，亞里士多德認為，火元素的全體，和大多數在它下面的氣元素，都被旋轉的天體帶動著，有時候因為某個特定的恆星或行星的運動，“在此運行過程中，無論處在何種連線部位，它經常被點燃”，這就形成各種各樣的流星和彗星之類的天體。
這樣一來，彗星當然就不是天體了，彗星被認為是由“地球物質”構成的，因而對它們的研究不屬於天文學，而是屬於“形上學”。由於對亞里士多德的教條深信不疑，歐洲的天文學家在觀測彗星時很少測量它的高度，因為答案是預設好的——在月球下面。但是第谷的觀測證明了這種天象是發生在月球天層之上的。
第谷的觀測無可懷疑地表明：這顆彗星在行星際空間運行，而且穿行於諸行星軌道之間。也就是說，這顆彗星正在毫不費力地穿越那些先前被認為攜帶著各行星的“完全透明、堅不可入”的天球！這使第谷明白了：原來這些天球其實根本不存在。這些事實與水晶球體系的衝突更為嚴重，更為直接，終於促使第谷斷然拋棄了水晶球體系。1588年他發表了《論新天象》（De mundieatherei recentioribus phaenomenis）一書，在觀測基礎上構建了新的宇宙體系，他明確指出：
天空中確實沒有任何球體。……當然，幾乎所有古代和許多當今的哲學家都確切無疑地認為，天由堅不可入之物造成，分為許多球層，而天體則附著其上，隨這些球運轉。但這種觀點與事實不符。
第谷對超新星和大彗星的觀測，是那個時代對水晶球教條最有力的打擊。對於其他反對理由，水晶球體系捍衛者皆可找到遁詞，但對於第谷提供的觀測事實，則很難迴避——除非否認他的觀測事實本身。
亞里士多德學說的衛道士們很快認識到了這一點，而且確實有人做過這樣的嘗試。例如教皇指定的伽利略著作審查官之一齊亞拉蒙第（S. Chiaramonti），幾十年後還為此專門寫過兩部著作，試圖釜底抽薪，直接否認第谷的觀測結果。1621年他發表《反第谷論》（Antitycho），斷言第谷彗星仍是在“月下世界”，而第谷超新星則根本不是天體；1628年他又發表《三新星論》（De tribus novis stellis），說第谷超新星也在“月下世界”。伽利略曾在《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》一書中力駁齊氏的上述謬說。此時克卜勒的行星運動三定律已發表多年，伽利略的望遠鏡觀測結果也公布一二十年了，對亞里士多德學說的反叛已經如火如荼，齊氏的書根本救不了這場大火了。
其它超新星
1987A超新星
自從1604年發現蛇夫座超新星以後400多年的時間內，人們用肉眼從來沒有看到過一顆超新星。1987年2月23日，一位加拿大天文學家在大麥哲倫星雲中發現了一顆5等星，它很快就被證實是一顆超新星，立即在世界各國的天文界引起了轟動。隨後的幾個月內，這顆被稱為1987A的超新星一直光彩奪目，亮度相當於1億顆太陽。於是這顆編號為1987A的超新星迅速成為歷史上被研究最深入的超新星。這顆超新星距離地球16.3萬光年，位於大麥哲倫雲中。事實上，它是在公元前161000年左右爆發的，但它的光直到1987年才抵達地球。哈勃太空望遠鏡2006年12月拍攝的1987A超新星遺蹟。
仙女座S超新星(1885A)
在1885年前，人類所觀測到的為數不多的超新星距地球相對較近，而仙女座S超新星是第一個在銀河系外被發現的超新星，也是仙女座發現的唯一一個超新星。。1885年，一位愛爾蘭天文愛好者在天空中看到了一顆明亮的淡紅色的天體。這顆天體就是1885超新星。1885超新星來自仙女星系，因此也被稱“仙女座S超新星”，大約距離地球250萬光年。然而，在幾個月後，這顆超新星開始消失，直到1989年天文學家才再次發現它的殘餘部分。
克卜勒超新星(1604)
德國天文學家克卜勒是丹麥天文學家第谷-布拉赫的學生，他追隨老師的足跡找尋超新星，他也發現了一顆超新星。1604年10月，克卜勒在天空中發現了一個新的發光體。這也是一顆肉眼能夠看得見的超新星，編號為1604。從1604年到1606年間，克卜勒一直在研究他的這顆超新星，直到該超新星於1606年消失。由於天文望遠鏡直到1609年才發明，因此克卜勒的研究主要依靠肉眼觀察。克卜勒超新星也是400年來最後一顆只靠肉眼就可以觀測到的超新星。克卜勒超新星距離地球大約1.3萬光年，是銀河系內最近超新星發生爆炸的代表。
客星(185)
人類歷史上最早關於超新星爆發的記錄應追溯到公元185年。根據“後漢書”記載，中國古代天文學家早在185年就在天空中發現了一顆“客星”。天文學家是這樣描述該超新星的，“呈現出五彩顏色，七個月後逐漸消失於天空之中。”後來，有的天文學家認為這僅僅是一顆彗星，但更多的人堅持認為這是一顆超新星。
