宇宙紀錄片合集（共162集） P23 - 2-9超新星

在開始時 只有黑暗然後 砰 時間、空間和物質無限擴展的誕生現在 看看比我們 從來想像過的更遠 超越我們存在的極限 在我們稱之為宇宙的地方 它們是宇宙殺手 它們是恆星的終結 它們是恆星的死亡 輝煌的恆星爆炸 比太陽明亮1000億倍 那瞬間 其光芒足以蓋過整個星系 宇宙中最巨大的能量事件 自大爆炸以來 從這場非凡的宇宙災難中 誕生了創造 但若有一個在這裡附近擊中 地球上的生命將會消失 宇宙 這是一個充滿暴力與神 秘力量的宇宙犯罪現場 超新星 超新星爆炸產生了 宇宙中最大的爆炸 現在 只有少數的恆星會真正爆炸 但那些爆炸的恆星卻會轟然炸裂 將自己炸得粉碎 以比太陽在其一生中釋放的 能量多出十億倍的能量釋放 震撼的爆炸將大量致命 輻射噴射至宇宙中 如 果一個位於行星系統中 心的恆星發 生超新星爆炸 它可能會消滅該星 系中所有生命形式 放射線基本上會使任何行 星上的所有生命形式滅絕 就像 homicide 調查 員鑽研宇宙罪案 的線索一樣 科學 家們運用最先進 的工具、望遠鏡和 技術來尋找超新 星並解決這個謎題 我們要了解它們如何且為何發生 這很有趣 因為爆 炸事件已經發生了 然後我們會得到這些線索 這些線索是我們用望遠鏡觀察到的 並試圖弄清楚發生了什麼 正如這些優秀的調查人員所知 超新星具有雙重性格 它們擁有絕對的破壞力 同時 它們是創造本身的根本 當超新星爆炸時 這場爆炸會產生大量光線 但同時也會產生重元素 來自輕元素 例如 鐵、鈣或鈉 或任何元素週期表中的元素 這些物質來自於太 陽形成前爆炸的恆星 這些巨大恆星爆炸產生的元素 實際上造就了行星、 植 物、 而且人們 你骨骼中的鈣 和你呼吸的氧氣 都是在恆星中烹煮出來 並被吹入太空 爆炸恆星的衝擊波 可以壓縮附近的氣體雲 並引發它們的重力塌縮 使它們開始重新 形成新恆星、行星 最終產生生命的過程 感謝根據收集到的間 接宇宙證據 專家估計 宇宙中每秒鐘都會有 一次強大的超新星爆發 這大約是每年3000萬 而這已經持續了 大約100億年 來的宇宙歷史 讓我們感受到宇宙的浩瀚 在 像我們銀河系這 樣的典型星系中 超新星每隔一兩百年才會突然 發生一次 然而 沒有人知道 我們無法知道下一次會什麼時候 來這是一個完全隨機的過程 所以我們不知道下一次會在什麼時候發生 可能是明天 它可能是在五分鐘前 也可能是一百年後我們不知道 如果非常接近的話 你會 在天空中看到一個非常明 亮的現象 這可能比金星、 行星甚至月亮還要明亮 或者甚至太陽 如果它足夠明亮的話 如果超新星離你太近 它肯定會毀滅生命 這道閃光會破壞大氣層 燙傷物體 天文學家們一直在密切 監視天空 對銀河系中至 少兩顆可能在地球附近災難性爆炸的恆星保持警覺 位於船底座η星雲核心 距離約 9000光年處 有 一個可能引爆的天體 Eta Carina 是我們所知的一顆恆星 其質量可能高達太陽的百倍 壽命卻非常短暫 而且那種生命結束的 時刻可能很快就會到來 另一顆可能即將超新 星爆炸的恆星是參宿四 這顆位於獵戶座的恆 星體積是太陽的15倍 這顆恆星比船底座η更接近地球 這大約距離500光年遠 這將是一幅極其耀眼的景象 甚至在白天也能看到 可以肯定的是 參宿四即將爆炸 它可能就在今晚 對於我們的無知 它可能是在萬年之後 在天文學的時間尺度上這只是短暫的一瞬 但它可能就在今晚 我們對它了解不夠 所以每晚都值得 看看它是否在爆發 不僅僅是巨大的超新星爆炸會 創造並摧毀恆星、行星和人類 它們還以宇宙射 線的形式釋放出 強大的能量 這 些高能帶電粒子 每天都有小行星撞擊我們的星球 更重要的是 它們有改變進化的潛力 我們生活在我所稱的擾動星系生態中 那是一個非常活躍且充滿能量的星系 我們的星球將會遭受那種物質的猛烈衝擊 專家表示 他們確實能夠改變我們所知的生活中的一切 當然 我們知道當宇宙射線 擊中生物時會產生基因突變 這會破壞細胞內的DNA 如果附近有超新星爆發 可能還會有更多宇宙射線 例如比我們通常 接收到的多100倍、1 000倍或一百萬倍 如果你是舊物種 這可能會導致你的滅亡 但同時也可能 會導致新物種的產生 因此 超新星可能成為變化的推動者 而且可能帶來好處也可能造成壞處 知道超新星具有創造和改 變生命的能量 使人類必 須解開這些恆星定時炸彈 運作的謎題 你這裡有什麼 解開這個謎題的關鍵在於對超 新星噴射到宇宙中的物質進行 詳細分析 我很高興這次沒有 忽略它 因為這 是一個重大發現 這是一場偉大的超新星爆發 大自然給了我們這個謎題 它說 我輕易製造出這些天體 而我們理論物理學家則必須找出大自然是如何做到的 與任何犯罪現場一樣 關鍵證據都隱含在留下的一切之中 如同子彈般 高溫氣體和 爆炸碎片被這些致命的恆 星爆炸推向太空 這些子 彈一樣的爆炸產生衝擊波 而且你可以聽到來自衝擊波的強烈噪音 其實它正在壓縮物質並使其加熱 超新星中的衝擊波也做著同樣的事情 當這些破片以極快的速度 穿越太空時 它們會與周圍 的物質碰撞 進而形成衝擊波 這場神奇的恆星爆炸 發射大量來自超新星的彈道證據至 宇宙中 這些宇宙殘骸被稱為遺骸 因此殘餘物被產生出來 當衝擊波 持續在宇宙中擴散 這實際上產生了 一幅非常生動的影像 顯示衝擊波 向外移動 那些構成那顆恆星的氣體 它們以極高的速度被噴出 每秒達一萬英里 因此形成一個擴張的殼層 最終會變得非常巨大 這些現象可以持續數千年 甚至數萬年 因此有時我們 可以在超新星爆炸發生數萬年後 仍然看到爆炸的現場 高速恆星碎片在衝擊波中的碰 撞產生強烈的熱與光 這些光線 的波長人類肉眼無法看見 包 括無線電波、紅外線一直到X射線 以及伽馬射線 幸好對於天文 學家來說 哈勃、 史匹哲以 及錢卓X射線望遠 鏡等先進的太空觀測儀器 能 幫助這些宇宙探案者看見它們 基本上 每種儀器以 各種方式都能給你一 個略有不同的觀點來理解正在發生的事情 然後你試著將所有這些整合起來 作 為一種知識性的探索 就像指紋一樣 每顆超新星都有獨特的模式 並且可以以多種不同的方式進行分析 一件事我們可以做的是測量超新星的亮度 這就是我們所稱的光度曲線 我們可以測量的另一個非常有幫助的東西是 我們所稱的光譜 我們從望遠鏡中取得超新星的光線 將它透過棱鏡或光柵散射成一道小彩虹 然後測量每種顏色或波長的光量 對這條光線的分析可以告訴我們許多有趣的資訊 就像超新星的化學 組成、氣體的溫度、 壓力和密度、它們擴張的速度等等 從光變曲線和光譜中獲得的資 訊顯示出每顆超新星之間的差異 這有點像偵探工作 你從光變 曲線或光譜中獲得不同的線索 並試圖弄清楚那是一種什麼樣的恆星 是什麼原因導致它爆炸 爆炸產生了什麼物質 以及這次爆炸可能產生的影響是什麼 隨著時間的推移 我們可以 越來越深入地了解這顆恆星原 本的樣貌 從而實際上得知這 顆恆星在爆炸當時的組成成分 透過比較數以百計超新 星案例的光度曲線和光譜 科學家們能夠將超新星分為兩大類型 I型超新星不會釋放氫 這些爆炸的大小和亮度都是均勻的 II型超新星會釋放大量氫 不同爆炸的大小和亮度差異很大 但為何會有這樣不同類型的爆炸星呢 它們是否以不同的方式自我爆炸呢 科學家們致力於揭開這個巨大問題 是什麼驅使這些恆星巨獸自我毀滅 像賞金獵人尋找強盜一樣 現代 的天文學家也在宇宙中尋找致命 的超新星 他們專注於天空 屬 於一群長久以來觀察恆星的觀測者 事實上 人類最早目睹的超新 星爆發發生在中國西元185年 距今已兩千年 中國的天文學家留下了非常細緻的紀錄 他們所看到的天空中的現象 具體來說 當有新的天體出現時 他們會記錄它的亮度、位置以及存在時間 根據皇家中國紀錄 今天的天體研究 人員最近發現了這 顆古老超新星的殘骸 它被識別為RCW 86 位於半人馬座 靠近兩顆稱為半人馬座α和 半人馬座β的明亮恆星 半個世紀後 中國人發現了它 距今已1400年 第一位歐洲觀察者見證了一顆超新星 1572年11月11日 26歲的丹麥天文學家第谷· 布拉赫在散步時 目睹了北天出現的一個令人震驚的恆星現象 它正好位於仙后座 最明亮的星星旁邊 儘管他親眼所見 而且他還是那個時代的首 席天文學家 他卻不相信自己眼睛所看到的 幾年後 泰科驚人的觀測之 後他以前的學生約翰內斯·克卜勒也 做出了自己具有突破性的新星觀測 他測量了周圍恆星之間的距離 以及我們現在可以利用它來精確重現它爆炸時的位置 當現代研究者更仔細地觀察 開普勒1604年的殘骸時 他們發現這件事非常奇怪 對噴出並擴張氣體的化 學成分進行詳細分析顯示 有兩顆恆星以某種方式合併 產生了巨大的爆炸 那麼這位伴星是如何引發恆星災難的呢 許多恆星都處於雙星系統中 它們有一個繞著它們運行的伴星 而且我們認為發生的情況是 一 顆恆星將物質轉移到另一顆恆星 上後來科學家發現 伴星或雙星的情況是所謂的Ia型超新星的特徵 我們認為一型超新星是白矮星爆炸的結果 一顆像太陽這樣的恆星會產生一個約地球大小的緻密小塊 這東西約有地球大小 當一顆像太陽這樣的恆星 死亡時 它會拋出外層物質 只留下一個小而緻密的燃盡核心 稱為白矮星 太陽的灰燼將成為碳和氧氣的白矮星 如果任其自然發展 它將永遠持續並逐漸冷卻 但當一顆恆星有伴星 就像犯罪夥伴一樣 這可能導致災難 一顆恆星會將物質加到白矮星上 它會持續上升直到變得不穩定 而中心處有燃燒現象 而且非常快速地 這顆恆星從一種相當無趣 的白矮星變成了一種極其猛烈而明亮的超新星 但是為何一些白矮星會災難性地爆炸呢 那是1930年由一位聰明的年輕天文物理學家所解決的 索拉曼揚·錢德拉塞卡 天文物理學界的福爾摩斯 在從印度到英國的船隻旅程中 在這段長途航程中 他運用新發 展出的量子物理學與相對論領域 的知識 提出了白矮星的概念 恆星的質量有著最大限制 約為太陽的14倍 也就是大約比太陽大40% 這被稱為錢德拉塞卡極限 在那個時刻 不受控制的核反應鏈式反應隨即發生 但數十年來 科學研究者們仍感到困惑 這起爆炸性連鎖反應是如何運作的 以及它發生時的樣子 電腦模型永遠無法再現自然中似乎發生的情況 但隨後在2006年 芝加哥大學的天文物理學家們 這間聲譽卓著的Flash Center真的解開了這個難題 芝加哥團隊是第一個開發出能處理大量資料 的超級電腦程式 這必 須用來模擬複雜的動態 參與了一顆恆星爆炸的過程 我們稱之為極端運算 我們使用的電腦 其中一些擁有128 000個處理器 因此它實際上是128 000台桌面電腦連結在一起 即使擁有如此強大的運算能力 仍耗費了近60 000小時的運算時間 天體物理學家決定不在 恆星的中心開始模擬爆炸 我們決定稍微偏離中心的原因是 而不是正好在中心 而是火焰幾乎不可 能精確地或甚至非常接近中心點被點燃 那裡根本沒有體積 那裡什麼都沒有 根據驚人的模擬結果 一秒钟內 恆星內部會形成一個火焰氣泡 所以你看到的正是恆星中心快速上升的氣泡 在燃燒過程中持續增長、擴張 最終穿透恆星表面 熔岩泡最初直徑約為10英里 並 上升超過1 200英里到恆星表面 它以每秒約3000英里的速度擴散到恆星上 在恆星表面的對側碰撞 並產生極其強大的噴流 以每秒約四萬英里的速度向外移動的物體 另一個噴流則朝著恆星衝去 並引發了一道爆炸波 你剛才看到這道波浪穿越了這顆恆星 高溫以標準色階來呈現 達到難以想像的30億華氏度 你可以看到它剛爆炸的瞬間 而穿過恆星的時間不到半秒 整個燃燒過程不到三秒鐘 專家分析顯示 每顆Ia型超 新星在大小和亮度上都極其相似 這種爆炸相當於完全引爆一顆與太陽大小相當的物質 這項突破性的電腦模擬首次展示了類 型Ia超新星中爆炸可能發生的方式 但類型II似乎是一種截然不同的生物 透過研究恆星殘骸 科 學家推論II型超新星並 非來自白矮星爆炸 而 是巨大恆星死亡時的爆炸 至少是太陽質量的10倍 但是這些巨大的爆炸是如何運作的呢 在20世紀中期 這個宇宙之謎將迎來解答 那就是歷史上首次出現「超新星探員」的時候 敲打著銀河間的路面 尋找巨大的爆炸恆星 就像偵探在監視一樣 宇宙探測者不斷掃 視夜空 尋找顯示超 新星存在的明顯亮光 為了進行監控 他們使用一系列高技術 的望遠鏡 這些望遠鏡分散在全球各地 歷史上 我們透過地面望遠鏡發現超新星 它們持續掃描天空 以尋找新的超新星爆發 宇宙超新星搜尋行動始於1930年代 冒險的天體物理學家弗里茨·茨維基率先展開 行動他是第一位系統性地搜尋、編目 並量化新星與超新星的科學家 他是發現爆炸恆星的真正先驅之一 接下來 他想要從物理角度理解它們的本質 前驅性的天文物理學家提出 這些巨大 而壯麗的恆星事件是整顆恆星爆炸的結果 茨維基預測某種爆炸性恆星的產生是因為大 質量恆星的核心坍縮後反彈 產生巨大的爆炸 在崩塌過程中 他們認為應該形成一個 緻密的殘骸 一個中子球 也就是中子星 物質基本上是由質子、中子和電子組成的 在鐵核心坍縮的過程中 質子和電子 組成鐵原子的粒子結合形成中子 中子星是一種極其緻密的天體 如果你將紐約的帝國大廈這樣的大樓 壓縮成中子星的密度 它大概會像一顆彈珠那麼大 它們的密度非常高 事實上 一茶匙的中子星 物質在地球上會重達十億噸 科學家目前認為 只有至少是太陽質量十倍的 巨恆星才具有產生這種核心塌縮型爆炸的潛力 一顆巨大的恆星透過將氫融合成氦來產生能量 它可以將氦融合成碳和氧 並持續進行直到製造出鐵 鐵是結合最緊密的原子核 所以當一顆恆星製造出鐵時 它真的已經走到盡頭了 而且隨時可能發生災難 鐵核在恆星生命最後一天形成 然後它變得如此巨大 幾乎在自身重力下坍縮 它只是非常快速地進行重力坍縮 恆星核心在不到一秒內從 約地球大小壓縮成中子星 這可能有10到15英里寬 但這團緻密的鐵核心並不會安靜地 過著它作為中子星的新生活 但相反地 它並不會立即達到平衡狀態 中子星會彈回自身 就像體操 選手從彈床彈起並再次向上一樣 好吧 這顆反彈的中子星 與周圍物質碰撞 並將部 分能量傳遞給這些碰撞的物質 從而引發物質噴射 然而 與體操選手不同 重 力最終會將他拉回地球 而在 核心坍縮的情況下 卻有其 他因素持續推動物質向外噴射 這股神秘的力量究竟是什麼 驅使爆炸衝向太空 專家計算出 為了使爆炸成功 還 需要一種成分 他們懷疑一種稱為 中微子的粒子 這種神秘的帶能粒 子雖然已被預測 但從未被觀測到 天體物理學家認為 在核心 塌縮期間 當電子被推得與 原子核中的質子如此接近 以致於它們結合成為中子時 在這個過程中 它們會釋放出這些微小而神秘的中微子粒子 中微子是一種相當有趣的粒子 它們沒有電荷 因此不會與光產生互動 它們只透過物理學家所稱的弱力進行互動 弱力這個名稱非常恰當 這意味著這些粒子可以直接穿透地球 可以穿透大塊物質 所以它們就像幽靈一樣 他們只是走過場 幾個世紀以來 現代天文學家一直在研 究來自遙遠過去的星系中超新星的殘骸 但1987年 他們將親眼見證屬於自己的爆炸 那是近四百年來最明亮的超新星 長遠於望遠鏡的發展之後 因此我們可以運用全部裝備來研究這場驚人的爆發 1987年 自望遠鏡發明以來 我 們銀河系附近最驚人的恆星事件發生了 第一位目睹這現象的是年輕的智利天文學家奧斯卡·德·哈爾戴 這是他與天文學的幸運時刻 發生在1987年2月23日的夜晚 位於拉斯坎帕納斯天文台的望遠鏡操作員奧斯卡· 德哈爾戴 為咖啡添了水 然後走到外面觀看天空 當奧斯卡走出去時 他望向他非常熟悉 的大麥哲倫星雲 並注意到多了一顆星星 所以他發現這顆超新星爆炸 是因為 他直接跑出望遠鏡大樓 親眼看到的 當恆星爆炸時 天文物理學家就像尋找犯罪證據的調查 人員一樣 知道恆星死亡後的最初幾個小時是最關鍵的 因此 在1987年 當近400年來最接 近的超新星出現時 他們知道必須迅速行動 它距離僅約17萬光年 對天文學家來說不過是咫尺之遙 超新星1987A位於一個稱為大麥哲倫星系的小星系中 這是一個繞行我們較大銀河系的矮星系 作為該年首顆超新星 這顆異常近距離 爆炸的恆星被簡稱為 SN 1987A 但這次 全球各地的多位資深天文學家都已準備就緒 隨時行動 攜帶先進的工具和望遠鏡 他們將心思與 機器轉向蒼穹 仔細 觀察超新星1987A 知道一顆爆炸的恆星在最初幾個小時內溫度最高 並在紫外線波長下發出大量光線 星界偵探們立刻採取行動 當時爆炸時 我們看到最快移動的 物體是以光速的十分之一朝我們飛來 那就是實際上恆星爆炸的過程 科學家們經歷了他們的爆炸 現在他們想知道受害者的姓名 他們翻閱了一份列出所有已知恆星及其在天空中位置的目錄 當他們找到關鍵證據時 發現了那顆爆炸的恆星 它被標記為 SK 69202 他們也確定那是一顆質量是太陽20倍的巨大恆星 透過分析光譜證據 科學家們觀察到強烈的氫線 SN 1987A展現了II型核心坍縮超新星的特徵 但為了確認他們的懷疑並證明核心 坍縮理論 專家們必須獲得更多實證 他們需要中微子 這些幽靈般的粒子 科學家預測在爆炸期間會被釋放出來 在1980年代初期 科學家們在世界各地建造了少量的中微 子探測器 它們是由深埋地下的 水槽組成 裝滿了數噸純淨的水 但這些探測器還尚未捕捉到任何超新星中微子 我們早就知道這個故事 也就是超新星爆炸的大部分能量 核心塌縮超新星爆炸會釋放出中微子 但我們從來沒有觀測到那些中微子 幸運的是 1987年2月23日 他們獲得了中微子 兩個探測器 一個位於日本上越市下方 以及在俄亥俄州伊利湖底 捕捉到了十二種隱匿的粒子 這罐水中裝有光子 探測器 用來觀測中 微子與罐內物質作用所產生的微弱閃光 人類首次在地球上觀察到來自超新星 核心產生的神秘中 微子粒子的實質證據 天文學家現在知道1930年代首先提出的理論是正確的 1987A超新星毫無疑問地證明了這一點 那顆非常巨大的恆星的大型 鐵核心坍縮並形成了中子星 因為在這個過程中 應該會釋放出大量中微子 隨著強大的太空望遠鏡的部署 天文學家如今已根 據1987A超新星後的驚人發現建立了新的成果 2006年 30歲的天 文學家羅伯特·奎姆比再次 顛覆傳統觀念 並改變了天文學家尋找超新星的方式 大多數超新星搜尋計畫 只是想要找到盡可能多的超新星 所以他們會每隔兩週或每個星期觀察一次 讓你能輕易找到它們 並能觀看盡可 能多的區域 以獲得盡可能多的超新星 於是我決定只觀看有限數量的區域 並盡可能經常看看他們 積極的宇宙偵探將他的機械望遠鏡設定為每晚系統 性地掃描目標區域 像是 一道星際探照燈 它專注於 並系統性地掃描同一片黑暗的宇 宙角落 尋找超新星的可疑目標 我有軟體可以快速處理資料 並告訴我是否有之前不存在 的東西 當發生這種情況時 如果我想這可能是一顆超新星 我會得到它的光譜而這個光譜會告訴我它究竟是什麼 是超新星嗎 是哪一種 等等 2006年9月18日 奎比首次獲得重大突破 他發現了有史以來最明亮的超新星 這是我發現的第四顆超新星 我沒想到自己會這麼幸運 其他人則觀察光譜 開始進行自己的測量 以確定它的亮度 而且他們發現 事實上2006GY 比任何已發表的超新星都要明亮 它花了兩個多月 70天 的時間慢慢達到最大亮度 然後再慢慢消失 這是一種我們前所未見的超新星 這名四年級的研究生 在德州大學發現了它 分析顯示 這顆恆星在爆炸前是太陽的 100倍大 而且其光 譜中顯示出大量氫元素 歷來最明亮的超新星顯示 出一場II型事件的特徵 然後奎比再次超越自己 當他 最終分析了一顆看似微不足道 的 超新星——SN 2005AP 時 他做出了驚人的發現 它比太陽還要明亮約1000億倍 與Ia型超新星相比 情況更是如此 這顆恆星的亮度可能僅為太陽的60億倍 它甚至比 SN 2006 GY 更明亮 如同間接證據一樣 2005AP 等新發現的極亮超新星的 驚人發現 為探索爆炸恆星及其 特性開啟了一條全新的研究途徑 我們的基本想法是 這 或許與伽瑪射線暴有關 伽瑪射線是宇宙中 能量最強的光形式 透過分析超新星 調查人員比以往更 接近解決宇宙中一 些最令人費解的謎題 其中一個會產生伽馬射線 另一個則會形成普通的超新星 這仍然是個巨大的謎團 沒有人真正知道這是怎麼運作的 天文學家知道的是 超新星及其相關 的伽瑪射線暴是宇宙中最明亮的燈塔 在浩瀚宇宙這條銀河高速公路上 超新星作為天體路標 引導天文學家尋找時 間與空間的起點與終點 美國國家航空暨太空總署於 2004年發射的強大「Swift 」衛星 被特別設計用以掃瞄天空並探測宇宙中的伽瑪射線爆發 如同宇宙中的首批應對者 美國國家航空暨太空總署戈達 德太空飛行中心位於馬里蘭州 巴爾的摩的科學家們隨時待命 等待斯威夫特的911通話 Swift在發現伽馬射線暴後大約兩分鐘內 衛 星便直接向我們的 Blackbird發送電子郵件 當一顆被命名為 SN2006AJ的超新星出現時 雨燕衛星捕捉到了它產生的驚人伽馬射線 而且那一次的伽馬射線暴非常有趣 因為首先它是一個持續 時間非常長的伽馬射線暴 通常伽馬射線暴都是持續時間很短的現象 僅幾百分之一秒 幾秒鐘 但這次伽馬射線暴可見了約35分鐘 我們三天後看到了超新星爆炸 在相同地點引爆 這解決了一個重要的謎題 因為我們發現 至少部分的伽瑪射線暴 是因為大質量恆星爆炸所導致的 天文學家如今可以觀測到數百顆超 新星及其產生的致命伽馬射線爆發 在宇宙的高速公路上 科學家們 利用這些恆星頭 燈來確定宇宙的範 圍與廣度 你可以利用超新星來 探索宇宙 因為如果它們非常暗淡 你知道它們距離非常遠 然後你就可以研究時空的曲率 以及你能用它們研究的所有宇宙學內容 例如 如果你在沙漠的 高速公路上 看著車燈 你就能判斷哪些車輛近哪些車輛遠 從燈光的明顯亮度來看 那些靠近的看起來很亮 那些遠處的看起來較暗 非常系統化地測量物體的距離 將告訴你宇宙的大小、年齡、形狀 以及宇宙的歷史和未來 原來Ia型超新 星最適合這個用途 其中最引人注目的就 是Ia型超新星 也就 是爆炸的白矮星 它 們具有一個固定的質量 這個錢德拉塞卡質 量決定了爆炸的規模所涉及的物質數量 這導致了許多這樣的天體亮度幾乎相同 如果爆炸產生相同亮度的光 那麼我們可以測量我們看到的光線量 並計算出超新星距離多遠 這稱為標準燭光原理 I型超新星就像標準燭光 它們的峰值功率大致相同 峰值光度也相同 因此 如 果你從不同的距離觀察它們 它們看起來有不同的視覺亮度 如果它們距離較遠 看起來會較暗淡 而如果距離較近 則會較明亮 所以如果我們在遠距離的星系中發現Ia型超新星 並測量其視亮度 與附 近一顆Ia型超新星的已 知光度進行比較 我們 就能確定該超新星的距離 因此也是其所在星系的一部分 這項先驅性技術也讓天文探 險家得出了某些激進的結論 基本上 我們可以利用超新 星的距離來判斷宇宙的狀況 以及它的年齡 我們現 在知道 從各種證據來看 它大約有140億年的歷史 但特別的是 我們發現宇宙正在加速擴張 而我們原本認為它正在減速擴張 在其中重力物質的掌控之下 這只引發了一場思想上的革命 就像把一個球向上扔向天花板一 樣而不是讓它回到你的手中 它越來越快地朝天花板飛去 這完全違反直覺 基本上 所有現有的天文 學教科書都指出 宇宙應該 是在減速擴張 也就是說 重力應該會減緩擴張速度 但這個結果顯示 它並沒有減速 而是越來越快地擴張 雖然對超新星的觀察已幫助科 學家解開許多偉大的宇宙之謎 專家們認為 如果他們繼續追 尋巨大恆星爆炸後留下的線索 他們將能夠解答最大的未解之謎 今天 科學家們知道不久的將來 我們每個人都可以親眼見證 我們的銀河系寬約10萬光年 這意味著來自1000顆超新星的光線 正在現在朝我們飛來 它甚至可能發生在我們自己的銀河系中 在我們的銀河系中 預計平均 每世紀會有約兩次超新星爆炸 問題在於我們最後一次看到銀河系 內的超新星是在近400年前 所以 我們的銀河系已經嚴重延誤了 如 果它真的發生在我們自己的銀河系內 我們 如同太空與時間的泰坦 泰科、開 普勒、錢德拉塞卡與茨維基 將見證最破壞性的事件 以及宇宙中最具創造力的力量 超新星