爆發規模超過新星的變星。爆發時光度為1071010太陽光度(相當於整個星系的光度),釋放能量10471052爾格,光度幅超過17個星系,即增亮千萬倍至上億倍。這這是恒星世界中已知的最激烈的爆發現象。爆發結果或是將恒星物質完全拋散,成為星雲遺跡,結束恒星的演化史;或是拋射掉大部分質量,遺留下的部分物質坍縮為白矮星、中子星或黑洞,從而進入恒星演化的晚期和終瞭階段。超新星爆發後形成強的射電源、X射線源和宇宙線源。超新星還是星際重元素的主要貢獻者。

  巡天成就 1934年茲威基和巴德分析瞭近距星系的觀測資料,發現M31(1885)、NGC5253(1895)、NGC2535(1901)、NGC4321(1901和1914)等13個星系中有星體爆發,亮度比正常的新星現象大幾千倍,是規模更大的爆發活動,遂定名為超新星。

  超新星是罕見的天象。歷史文獻表明,銀河系中最近期的一個超新星出現於1604年。1936~1941年美國帕洛馬山天文臺用45/65厘米施密特望遠鏡系統地巡視星系選區,發現瞭19個河外星系超新星,積累瞭較完整的光度變化和光譜特征的實測資料。從1958年起,又開始用世界最大的120/180厘米施密特望遠鏡搜尋超新星。這項長期研究項目一直進行到1975年底為止。1961年成立瞭“超新星服務”國際巡天組織,先後參加的有美、匈、意、瑞士、蘇聯等國的14個天文臺。1885年到1979年底的近百年期間,共發現河外星系超新星501個。主要的統計性結論是:①誕生率──每個平均亮星系每290年出現一個超新星;每個亮星系團的成員星系每240年出現一個。②星族屬性──分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類。Ⅰ型超新星主要出現在晚型旋渦星系,也偶然出現於橢圓星系、透鏡型星系和不規則星系中,可能是老年的星族Ⅱ恒星。Ⅱ型隻見於Sb和Sc型旋渦星系,是年輕的星族Ⅰ的恒星。

NGC4725旋臂上的超新星 1931年

NGC4725旋臂上的超新星 1940年

  類型和特征 二十世紀五十年代,以光變曲線作為主要判據,將超新星分為五類。七十年代通過光譜研究,認為分成Ⅰ型和Ⅱ型兩類較為適當。Ⅰ型超新星的光變曲線的特點是亮度陡增和初降較陡,隨後緩慢地減光,平均每年下降6個星等;它的光譜在光度極大前後,具有熱超巨星快速膨脹光球的特征,連續譜是主要成分,有很大紫移(見譜線位移),還有類似天鵝座P型星的吸收線,而且氫含量低;發射逐漸增強,同時由於譜線重迭,大多數譜線和寬發射特征都尚未得到證認。膨脹速度平均每秒12,000公裡。平均絕對星等M可達-19等,比太陽亮4×109倍。Ⅱ型超新星有類似Ⅰ型的增光和初降階段,但在達到極大亮度之後約50天,光變曲線上出現駝峰,隨後再繼續減光。光譜也具有熱超巨星快速膨脹光球的特征,並且和普通新星很類似,隻是膨脹速度要大得多,有H、He、Na、Mg、Si、Ca、Fe等譜線,氫的含量高。膨脹速度平均每秒7,000公裡。平均絕對星等M為-17等,是太陽的6×108倍。

  爆發機制 現已有許多關於爆發機制的假設和理論,例如:中微子沉淀,核爆炸,簡並態物質的熱不穩定性,快速自轉,穩定的超密態等等。其中以大質量恒星晚期演化階段的核爆炸理論較為盛行。

  超新星遺跡 中國歷史文獻中有極其豐富的客星記錄。席澤宗編的《古新星新表》(1955年)、席澤宗和薄樹人編的《中、朝、日三國古代的新星記錄》(1965年)證認瞭一些古代的超新星現象。宋景德三年“周伯星”(1006年)、宋至和元年“天關客星”(1054年)、宋淳熙八年“傳舍客星”(1181年)、明隆慶六年“閣道客星”(1572年)和明萬歷三十二年“尾分客星”(1604年)等的遺跡(光學對應體、射電源和 X射線源)已得到確切的證認。有關超新星遺跡的各種特征見超新星遺跡。

  

參考書目

 F.Zwicky,Supernovae,Handbuch der Physik,Bd.LI,Springer-Verlag,Berlin,1958.

 F.Zwicky,Supernovae,Stellar Structure,Univ.of Chicago Press,Chicago,1965.