Astronomy 版 (精华区)

　　更加明显的是天上突然出现新星，希腊人对此不可能完全忽
略掉。 据说喜帕恰斯于公元前134年在天蝎座中看到这样一颗新
星，留下十分深刻的印象，于是绘制出第一张星图，以便将来能
比较容易地找到新星的位置。
　　1054年，在金牛座中人们又看到一颗特别亮的新星，它超过
了金星的亮度，并且在几周的时间里白天都可以用肉眼看到。中
国和日本的天文学家精确地记录了它的位置，他们的记录一直流
传到现在。当时在西方天文学发展很慢，以至于没有一份欧洲人
对这次明显事件的记录留存下来，大概是根本没有记录。
　　1572年，当在仙后座出现了一颗和1054年一样亮的新星时，
情况就不同了。欧洲的天文学已经从长睡中苏醒过来，年轻的第
谷仔细地观察了这颗新星，并写了《论新星》一书。根据这个书
名，新发现的恒星开始被称为新星。
　　1604年，在巨蛇座中也出现了一颗令人注目的新星，它不像
1572年出现的那一颗那么亮，但比火星耀眼。开普勒观测到了这
颗新星，也写了一本有关这方面的书。
　　望远镜发明之后，新星变得不那么神秘了。当然它们根本不
是什么新的恒星，只不过是比较暗的恒星忽然变得明亮可见罢了。
　　随着时间的推移，被发现的新星数目越来越大。它们有时在
几天之内亮度就增加几千倍，然后在几个月的时间里又慢慢地暗
弱下去，恢复到原来的模糊状态。每个星系（包括我们的银河系
在内）每年约有20个新星出现。
　　从对新星形成时发生的多普勒－斐索频移的研究中，以及从
对新星光谱的某些其他细节的研究中，已经查明新星是正在爆发
的恒星，在某些情况下，喷向空间的恒星物质被恒星的剩余部分
所照亮，看上去像是一个正在膨胀的气体壳层。
　　总的来说，近代出现的新星并不特别亮。最亮的是天鹰座新
星，它1918年6月出现在天鹰座。 这颗新星最亮时几乎和天狼星
一样，成为天空最亮的一颗星。但是，没有出现过像第谷和开普
勒所看到的那样的新星，亮得可以和木星、金星等亮行星媲美。
　　自从使用望远镜以后发现的最亮的一颗新星也没有那么亮。
这颗新星是德国天文学家哈维希1885年发现的；可是即使在它最
亮时也只有七等，肉眼是根本看不见的。
　　这颗新星出现在仙女座星云中，它的最大亮度为仙女座星云
亮度的1/10。当时没有人知道仙女座星云距离有多远，也不了解
它是一个由几千亿颗恒星构成的星系、所以这颗新星明显的亮度
并没有引起人们的注意。
　　在柯蒂斯和哈勃计算出仙女座星系（当时的叫法）的距离之
后，回想1885年那颗光辉灿烂的新星，天文学家们大为震惊。柯
蒂斯和哈勃在仙女座星系中发现的几十颗新星都比那颗新星暗弱
得多。
　　1934年，瑞士天文学家兹威基开始在远星系中系统地寻找特
别明亮的新星。像1885年仙女座星系中那颗新星一样放射光芒的
新星，都会被观测到，因为这种新星像整个星系一样明亮，因此
只要能看见星系，就能看见新星。到1938年，兹威基找到了12颗
这种和星系一样亮的新星，他把这些亮度极不寻常的新星叫做超
新星。结果，1885年发现的那颗新星最后被命名为仙女座S，S代
表超新星。
　　一般新星的绝对星等平均为-8（假若在10秒差距的距离观测
的话，它们的亮度是金星的25倍）。一颗超新星的绝对星等可能
高达-17。这样的超新星将是一般新星亮度的4000倍， 或将近太
阳亮度的1亿倍——至少在最大亮度时是这样。
　　回顾1054年、1572年和1604年所发现的新星，也是超新星。
而且，它们必然发生在我们的银河系，才会有那么明亮。细心的
中国人在远古和中古时期记载的许多新星中必定也有一些是超新
星。早在公元185年就有一次这样的报道； 而1006年在远南天豺
狼座出现的超新星、可能是历史上最亮的一颗星。它的亮度可能
是金星的200倍或满月的1/10。
　　根据遗迹来判断，天文学家们猜测，11 000年前在远南天船
帆座曾出现过一颗更明亮的超新星（亮度可能实际上与满月差不
多），可惜当时还没有天文学家观察天象，也还没有发明书写的
艺术。不过，可能有些史前时代的石壁画描绘了有关这颗新星的
情况。
　　超新星在物理性质上和一般新星有很大的不同，所以天文学
家们正在热心地详细研究它们的光谱。主要困难是它们很稀少。
一个星系通常大约50年出现一颗超新星；尽管到目前为止天文学
家已经找到了50多颗，可惜都在远星系，无法进行详细研究。仙
女座1885超新星是近350年来距离我们最近的一颗， 而在它出现
之后20年天文摄影才得到长足的发展，因此没有留下这颗超新星
的永久性的光谱记录（译注：最新的记录是：1987年在南天大麦
哲伦云中出现的超新星1987A，肉眼都能看见。）



图：超新星1987A

　　然而，超新星在时间上的分布是随意的。在某个星系中，仅
最近17年间便探测到3颗超新星。 现在的天文学家可能会被证明
是幸运的。实际上，现在就有一颗特殊的恒星正在引起人们的注
意）船底座η星明显地不稳定，它发生明暗变化已有相当一段时
间。1840年，它变得非常亮，成为天空中的第二颗最亮的星。许
多征兆表明，这颗星好像即将要爆发成为一颗超新星。但问题是，
对天文学家来说，这个“将要”可能是明天，也可能是今后10000
年。
　　此外，船底座同船帆座和豺狼座一样，因过于偏南，所以即
使有超新星爆发，从欧洲或从美国的大部分地区也看不到。
　　但是，恒星爆发而发亮是由什么引起的呢？为什么有些成为
新星，而有些成为超新星呢？要回答这个问题我们必须暂离本题。
　　早在1834年，贝塞尔（即后来首先测出一颗恒星视差的那位
天文学家）已经注意到，天狼星及南河三的位置每年都稍有移动，
而从移动的方式来看，似乎与地球的运动无关。它们的运动不是
直线进行，而是呈波浪状，因此贝塞尔断定，它们必定在各自的
轨道上绕着某个东西转动。
　　从天狼星与南河三在轨道上运动的方式来看，它们各自围绕
的“东西”必定具有不亚于一颗恒星的强大引力。特别是天狼星
的伴星：它必须具有太阳一样大的质量，才能解释这颗亮星的运
动。因此伴星被断定为恒星；但是因为当时用望远镜观测不到，
所以被称之为暗伴星。它们被认为是随着时间的推移而正在变暗
的老恒星。
　　之后，1862年，美国仪器制造家A.克拉克在试验一台新的望
远镜时，看到了天狼星附近的一颗暗星；进一步深入观测，结果
证明这颗星果然就是那颗伴星。 现在称天狼星本身为天狼A星，
称那颗伴星为天狼B星， 天狼A星和天狼B星都以50年的周期围绕
着一个相互的引力中心运行。 天狼B星的绝对星等只有11.2，虽
然质量和太阳差不多，亮度却只有太阳的1/400。
　　天狼B星似乎是一颗正在衰亡的恒星。 可是，1914年，美国
天文学家W.S.亚当斯在研究了天狼B星的光谱之后， 断定它必然
和天狼A星本身一样热，比我们的太阳还要热， 因为在它的光谱
中发现了一些特殊的吸收线，而产生这些吸收线的原子振动只有
在非常高的温度下才能发生。但是，既然天狼B星那么热， 为什
么还会那么暗呢？唯一可能的答案是，它比我们的太阳小得多。
因为温度较高，单位表面积放射的光就比较多；可是它的总发光
量小，所以它的总面积必定小。事实上，我们现在知道，这颗星
的直径不会大于11000公里（6900英里）； 尽管具有与太阳相等
的质量，体积却比地球小！所有的质量挤压在这么小的体积内，
其平均密度会是铂的130000倍。
　　这完全是一种崭新的物质状态。幸运的是，这时物理学家已
经能够毫不困难地作出回答。他们知道，在一般的物质中，原子
是由非常小的粒子组成的。由于粒子非常微小，所以原子的大部
分体积是“空的”空间。在极端的压力下，亚原子粒子可以被挤
成超密的物质。即使在超密的天狼B星中， 亚原子粒子之间仍有
空隙，完全能够自由移动，因此，这种密度远大于铂的物质，性
质仍然像气体。英国物理学家福勒在1925年建议，把这种物质称
为简并气体，而苏联物理学家朗道在20世纪30年代指出，即使像
我们的太阳一类的一般恒星，其中心也应该是由简并气体组成的。
　　1896年，沙伯勒在加利福尼亚洲的利克天文台首先探测到南
河三的伴星南河三B星， 发现它也是一颗超密的恒星，但质量只
有天狼B星的5/8。几年之后，人们发现了许多这种超密恒星。它
们体积虽小，但温度很高并发出白光，因此被称为白矮星。白矮
星大概非常多，可能占所有恒星的3%。但因为它们体积小又暗淡，
所以只有在我们附近的白矮星才有可能在不远的将来被发现。（
还有一种比太阳小得多但比白矮星大的红矮星。红矮星是冷的，
并且只有一般密度。 它们是最常见的恒星，占所有恒星的3/4。
因为它们很暗，所以和白矮星一样难以发现。有一对红矮星，距
离我们只有6光年，但直到1948年才被发现。 在距离太阳14光年
以内的36颗恒星中，21颗是红矮星，3颗是白矮星，没有一颗是
巨星，而且只有天狼星和南河三两颗比我们的太阳亮。）
　　在发现天狼B星具有如此惊人的性质之后第二年， 爱因斯坦
提出了广义相对论，主要是以新的方式解释引力。爱因斯坦的引
力观点引导出这样一个预言：由具有非常强的引力场的光源所发
射出的光线应当向红端位移（爱因斯坦位移）。亚当斯在发现白
矮星后，被白矮星所强烈吸引， 于是对天狼B星的光谱进行了仔
细地研究。他发现确有爱因斯但所预言的红移。这个发现不仅证
实了爱因斯坦的理论，而且支持了天狼B星具有超级密度的说法；
因为在一个普通恒星如我们的太阳中， 红移效应只有天狼B星的
1/30。尽管如此，20世纪60年代初期，由我们的太阳产生的这种
非常小的爱因斯坦位移还是探测到了，使广义相对论得到了进一
步证实。
　　但是白矮星和上面讨论的超新星有什么关系呢？为了回答这
个问题，让我们回顾一下1054超新星。
　　1844年，罗斯勋爵在金牛座中东方天文学家曾报道发现1054
超新星的地方，观测到一个小的云状天体。因为它很不规则，形
状像螃蟹，罗斯勋爵就把它命名为蟹状星云。以后几十年的连续
观测表明，这团气体正在缓慢地膨胀。根据多普勒－斐索效应可
以计算出膨胀的实际速率，把它同膨胀的视速率结合起来，就能
够计算出蟹状星云距离我们3500光年。从膨胀的速率还可以确定，
这团气体从中心爆发点开始膨胀的时间是在将近900年前， 这同
1054年的日期正好相符。因此，对蟹状星云（现在它扩展的空间
范围直径约为5光年）是1054超新星的遗迹， 已不会有什么怀疑
了。



图：蟹状星云。左图为Palomar天文台所摄，右图为哈勃望远镜所摄。
碧声觉得它并不太像螃蟹。

　　虽然在第谷和开普勒报道的两颗超新星位置的附近都观测到
了星云状物质的小斑，却没有发现类似的湍动气体区域。不过，
这里却有大约150个行星状星云， 这些星云中的轮胎状气体环可
能表示曾经发生过巨大的恒星爆发。天鹅座的网状星云是一个特
别宽广而稀薄的气体云， 它可能是3万年前一颗超新星爆发留下
的遗迹。这颗超新星一定比1054超新星距离我们更近，因而更加
明亮，可惜当时地球上还没有文化，未能记录下这一壮丽情景。
　　甚至还有人提出，围绕着猎户座的一块非常暗弱的星云状物
质，可能是一颗更古老的超新星留下的遗迹。
　　然而，在所有这些事例中，恒星爆发以后情况又怎样呢？它
们就这样变成一团巨大的气体而消失了吗？例如，蟹状星云是10
54超新星爆发后遗留下来的全部吗？难道它就这样一直扩散下去，
直到这颗恒星所有可见的迹象永远消失为止吗？或者留下的某些
残骸仍是一颗恒星，只是太小太暗而无法探测到，也就是说，留
下的是一颗白矮星吗？打个比方来说，白矮星是曾经像我们的太
阳一样的恒星的残骸吗？这些疑问把我们引向恒星演化的问题。