Ia型超新星怎么来的?为何又被称为“标准烛光”?
20世纪末,Ia型超新星测距研究使人们认识到宇宙在加速膨胀,从而推论出暗能量的存在。这不仅是天文学,更是物理学的巨大突破。生活中,我们习惯于问哪些东西离我们有多远!例如,两地之间的距离。我们在地球上测量距离很简单、也很方便。但如果要问星系离我们有多远呢?我们就不可能拉尺子去量,或者往返一来回去测距离。实际上对天体距离的测量是20世纪宇宙学最伟大的成就。它不仅告诉了我们宇宙的规模,也告诉了我们宇宙的状态以及未来会走向何方。因为正是由于我们对星系的测量才发现了著名的哈勃定律。
今天我们就说下,Ia型超新星是如何产生的?它为什么能作为宇宙的量天尺,甚至比造父变星还要好用。
哈勃当年使用造父变星发现了宇宙在膨胀
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当年,哈勃首次发现宇宙在膨胀时,他只有一种测量宇宙学距离的工具,即一种特定类型的单颗恒星,也就是造父变星。造父变星属于高温、蓝色的恒星,光度很大且能变化,其性质和规律已被掌握,且不论是银河系内还是其他星系内的造父变星,性质和规律都相同。
只要测出 la 型超新星在地球上的观测亮度,以及它的亮度随时间而变化的曲线,再结合它所在的星系红移数值,就能算出这个刚刚有超新星爆发的星系离我们有多远了。
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彼此一致的光变性质,是 la型超新星成为超级易用的距离指示天体(即标准烛光)的重要条件,但并非唯一条件。这类超新星自身强大得超乎想象的发光能力也是不可或缺的。像太阳这样的恒星,输出能量的总功率是4×10^26特(即每秒4×10^26焦耳),也就是每一年释放出大约10^34焦耳的能量。而la 型超新星的每一次爆发就能释放出多达约10^44焦耳的能量,这与太阳从诞生到灭亡放出的总能量差不多了!
【Ia型超新星怎么来的?为何又被称为“标准烛光”?】在掌握 la 型超新星这一工具之前,人们的宇宙测距能量往往只有几亿光年,最多不过二三十亿光年;有了la型超新星的相关知识后,人类已经可以测量上百亿光年的距离。1990年科学家通过对 la 型超新星的测量,发现了宇宙在加速碰撞,直接指向了暗能量的存在。
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