深夜的射电望远镜控制室,屏幕上浮出一个淡淡的圆环。没有颜色,也没有星光,只有一串编号:G65.3+5.7。它看上去更像玻璃上没擦干净的水渍,而不是人们想象中的「天体照片」。可正是这圈水渍,是某颗恒星炸开之后留下的残骸——而且它已经老到快要和背景噪声混在一起了。
它不是一颗星,是一片「骨灰」
超新星遗迹,指的是一颗大质量恒星在生命最后阶段爆炸后,向四周抛出的物质壳层,以及这层物质撞上星际气体(恒星之间极其稀薄的气体和尘埃)后被加热发光的区域。G65.3+5.7 就是其中一员:它不是一个能点开细看的「星」,而是一片稀薄、膨胀、正在冷却的气体。
你可以把它想成往一池静水里滴进一滴墨:墨滴散开,边缘先变成一个淡淡的环。这里的「水」是星际空间里的稀薄气体,「墨」是爆炸甩出的恒星物质,而我们看到的圆环,正是两者相撞、被压缩加热的那层薄壳。
名字其实是一串门牌号
G 代表 Galactic(银河系的),65.3 是银经,+5.7 是银纬——相当于给银河系装了一套「经纬门牌」。这名字不好听,却实用:天文学家看到 G65.3+5.7,就知道该把望远镜指向天鹅座方向附近的哪块天区。
真正让它在星表里占一行的,是射电波段(波长比可见光长得多的无线电波)的观测。很多超新星遗迹在可见光下几乎不可见,却在射电「眼睛」里露出真容。
1.5 度有多宽
射电观测显示,这圈壳层的角直径(在天上张开的视角大小)约为 1.5 度,这是估计值。满月的视直径约 0.5 度,也就是说,它在天上摊开的宽度大约能并排装下三个满月。如果它离我们约几千光年——这个数字目前仍有分歧——那它的实际直径就有几十光年。太阳到最近的恒星邻居约 4.2 光年,你可以用它当尺子去量。
它在跑,而且比飞机快得多
壳层仍在膨胀,速度估计在每秒几十到上百公里。取每秒 100 公里来感受一下:北京到上海约 1200 公里,这层气体跑完这段距离只要十几秒;同样的路程,民航客机要飞两个多小时。换句话说,它的速度约是客机巡航速度的三百多倍。
两万岁,是怎么算出来的
有了大小和速度,就能做一次简单的除法:直径除以膨胀速度,得到它大约已经膨胀了两万年。这里要强调,这是理论推算,不是直接测量。两万年对人类漫长,对银河系却只是一瞬——这也解释了它为什么这么暗淡:能量早已散尽,壳层被拉薄,撞上星际气体的「刹车」越来越弱。
哪些是看到的,哪些是猜的
关于 G65.3+5.7,看到和推断并不是一回事。
- 观测证实:射电望远镜在这一方向上确实探测到壳层状结构,形态符合超新星遗迹的典型特征。
- 理论推算:距离、年龄、爆炸能量,都是把角径、表面亮度和膨胀速度代入模型算出的估计值,不同研究给出的结果并不完全一致。
- 假说推测:它与某些高能辐射源是否存在对应关系、前身星属于哪一类恒星,目前尚无定论。
说得直白些:我们知道那里有一个「爆炸留下的圈」,但圈离我们多远、当初炸的是什么星、炸了多久,答案都还带着问号。
回到那圈模糊的水渍
再看那张灰度图:G65.3+5.7 只是噪声里一个模糊的环,连「漂亮」都算不上。但它提醒我们,银河系里那些最不起眼的暗斑,往往正是恒星一生最后的句点。
如果连这样一圈几乎要消失的电波都能被认出来,那么在银河系数千亿颗恒星留下的遗迹里,还有多少圈「烟」正飘在我们头顶,只是我们还没学会去认?
延伸阅读:
- D. A. Green《银河系超新星遗迹目录》(Catalogue of Galactic Supernova Remnants),剑桥大学天体物理组在线维护。
- 纪录片《宇宙时空之旅》(Cosmos: A Spacetime Odyssey,2014),涉及恒星生死与元素来源。
- 鲁道夫·基彭哈恩《千亿个太阳》,恒星演化与致密天体的通俗读本。