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蟹状星云的形成

通过现代天文观测和有关理论研究,人们已经确定蟹状星云起源于核塌缩型(即Ⅱ型)超新星爆发,其前身星是一颗8-12倍太阳质量的大质量恒星。通常这类大质量恒星爆发时,会猛烈地向周围星际空间抛射大量的物质,其初始速度高达几万公里每秒。想想第一宇宙速度才7.9公里每秒,而人类目前让宏观物体达到的最大速度即美国的太阳神号探测器的速度也就70公里每秒。这些抛射物携带了巨大动能,典型值为1051尔格。这些物质和周围星际介质作用形成壳层状的激波结构,并在电磁波的不同波长发出辐射,这就是所谓的超新星遗迹。

另一方面,在爆发的中心会残留一颗密度异常高的中子星(更大质量恒星的爆发时塌缩成黑洞)。有些中子星会快速旋转并从两极产生定向的辐射,观测上就表现为类似灯塔的脉冲星。蟹状星云中心就有一个转动周期为33毫秒的脉冲星(编号为PSR B0531+21),即一秒钟能转约30圈。脉冲星通常有强磁场,通过驱动极端相对论性的星风逐步释放其转动能,这些星风和介质、抛射物作用后也能产生电磁辐射,形成脉冲星风云。这种超新星遗迹壳层包含脉冲星风云的系统称为混合型超新星遗迹。

实际观测表明,蟹状星云没有明显的和激波对应的壳层结构,因而历史上被划分为实心型超新星遗迹。即中心明亮,没有壳层结构的超新星遗迹,也就是脉冲星风云。其辐射能量主要来源是中心的脉冲星,而不是超新星爆发时注入给抛射物的动能。当然,蟹状星云也有超新星遗迹的特征,其光学波段辐射主要就来自电离后的抛射物。但总的来说,把蟹状星云看做脉冲星风云更能体现它的多波段辐射特性。

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