超新星暴留下最美丽的星云

2015年6月，由北京大学卡福里天文与天体物理研究所的研究员东苏勃带领的一支国际科学团队发现了一颗超亮的超新星，《科学》杂志在2016年1月15日发表了科学团队的论文成果。超新星ASASSN—15Ih距离地球38亿光年，它的最高光度比太阳高出了5700亿倍，相当于整个银河系数千亿颗恒星总光度的大约20倍，东苏勃团队使用了两架14厘米口径的望远镜，他们把ASASSN—15Ih被发现的消息迅速告知了全球的超新星研究者和爱好者，各地台站后续的观测使用了包括NASA“雨燕”在内的大型望远镜，从光学、X射线到射电等多个波段对这颗超新星进行了全方位的观测。极亮超新星的发现是中国科学家在观测天文学和宇宙起源学领域取得的一项重要成果。

超大质量的超新星爆发有I型和II型两种方式。在宇宙的每800颗恒星中，大约只有一颗恒星的质量大到了以自身引力激发核心层熔合为更重金属元素的程度，在铁、镍和钴元素产生之前，不同质量的恒星一直把轻元素熔合为重元素，从持续的核合成反应中释放的辐射压抵抗了恒星质量的收缩引力，核聚变反应到了生成铁元素这一步时就停止下来，后续的聚变反应所需的能量远大于铁原子熔合后释放的能量。当恒星的质量大于太阳质量的8倍时，它的铁核球有一个大约为太阳质量1.38倍的极限值，铁核的质量达到或超过它的极限值或临界质量时就会瞬间破坏铁原子结构，以II型超新星爆发的方式释放巨大的爆炸能量，铁核球或者坍塌成一颗体积相当于中等行星、质量相当于太阳的中子星，或者坍塌成一个既不发光、也不反射光的黑洞。

白矮星是类似太阳质量的恒星通过死亡时红巨星的膨胀和爆发遗存下来的星体，白矮星为何可以发生明亮无比的I型超新星爆发？原来白矮星从双星系的密结伴星吸取了物质，一颗白矮星和另一颗白矮星也可能发生碰撞与合并，由此不仅激发了超新星暴，而且发出了理论预言的引力波。一旦白矮星从伴星吸取或合并的质量超过了临界质量，核心的主要碳原子物质就会发生坍塌，碳原子在高温高压下发生了巨烈的聚变反应，在极短时间聚集的能量立刻摧毁了白矮星。在元素周期表中，所有比铁元素更重的金属元素都是通过超新星暴的机制产生的，其中包括了人们了解的金和银、铀和铅、钚和铯。

什么是超新星？天文学家给出了一般性的描述，超新星是特定的大质量恒星在演化周期的最后阶段经历的剧烈爆炸过程，超新星暴极为明亮，甚至可用肉眼看见，它的强烈电磁辐射照亮了整个星系，一颗超新星释放的辐射能量比太阳在整个生命周期中释放辐射能量的总和还要多。超新星爆发的过程可以持续数周、数月甚至数年的时间。公元185年，东汉时期的中国天文学家最早看见并记录了超新星SN 185。欧洲的天文学家第谷在1572年观测了超新星SN1572，开普勒在1604年观测了超新星SN1604，尽管中国天文学家对银河系中超新星的内眼观测和记载比欧洲天文学家早了一千多年，但第谷和开普勒等人的天文发现对欧洲近代科学产生了划时代的影响，笼罩在中世纪的亚里斯多德有关地月系以外不变世界的观念破除了，近代科学起源于欧洲。

超新星的形成有I型和II型两种基本的触发方式，在第一种或I型情形中，一颗在简并力和引力双重作用下的白矮星从它的伴星吸积了物质，当一颗从伴星吸取质量的碳-氧白矮星总质量达到钱德拉塞卡极限或大约相当于太阳质量的1.44倍时，白矮星的电子简并力不足以支撑引力的收缩，瞬间的坍塌造成了超新星暴的发生，碳氧原子在失控的核聚变中释放巨大的能量，白矮星在瞬间的爆发中被完全摧毁。在第二种或II型情形中，当大质量恒星的核心辐射力变得衰弱，无力抵抗自身的强大引力时，核心原子的崩溃导致了恒星外层的剧烈爆发，核心的铁原子同样由于电子简并压不足以抵抗超过钱德拉塞卡极限的引力作用。

什么是科学哲学的等效原理？举例说来，I型超新星和II型超新星形成的方式有所不同，但形成的机制基本一致，I型超新星和II型超新星的形成符合科学哲学机制论的等效原理。在科学事物的一般情形中，当两种或两种以上的研究方法达到了同样的目的时，以哲学的原理形式表述为：所有的方法遵守科学哲学目的论的等效原理。当两种或两种以上的演变途径取得了同样的结果时，以哲学的原理形式表述为：所有的途径遵从科学哲学结果论的等效原理。