蟹状星云是谁发现的？

蟹状因为这个星云的形状有点像螃蟹被取名为蟹状星云。这个星云是在1731年被英国的一位天文爱好者比维斯发现的。

根据中国历史记载，在现在蟹状星云的那个位置上，曾经有过超新星爆发，那就是1054年7月出现的、特亮的金牛座“天关客星”。它爆发过程中抛射出来的气体云，就应该是现在看到的蟹状星云。1921年，美国科学家把两批相隔12年的蟹状星云照片进行了仔细和反复的比较之后，确认星云的椭圆形外壳仍在高速膨胀，速度达到每秒1300千米。1942年，荷兰天文学家奥尔特以其令人信服的论证，确认蟹状星云就是1054年超新星爆发后形成的。

一根据中国历史记载，在现在蟹状星云的那个位置上，曾经有过超新星爆发，那就是1054年7月4日（宋仁宗至和元年的五月己丑）大约寅时出现的、特亮的天关星“天关客星”。 金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹，

二，中国宋史中有详细的记载：“至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”这是指公元1054年7月4日早晨4点多钟，在金牛座天关星附近看到的超新星，它开始的亮度和太白金星亮度差不多，经过23天，又慢慢暗下去了。

三，发现的北宋钦天监官员，记录了情景。

四记载在史书是史官。

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解析:

远在美国人开始用燃放烟火来庆祝独立记念日的数百年之前，一个比烟火更具震憾力的星像爆炸画面早已照亮过这夏夜的天空。这状丽无比的爆发便是由超新星的爆炸所演出的，这一颗"壮烈成仁"的星球可能有太阳十倍以上的质量。在西元1054年七月或八月这段期间古代中国的天文学家观测到并记录了此星的死讯。 它出现在金牛座的南角上，当时的记载描述这颗星比金星要亮上六倍，几乎和满月的亮度一般数百年之后这超新星的遗骸，在数百年之后被冠以蟹状星云之名，这呈云雾状，且不断喷发出云气尘埃的天体距离我们地球有7000光年之遥"客星"古代的中国天文学家此称呼它，这颗星在出现于天上后的一个月之内一直相当明亮。在这段期间，其耀眼的光辉约有太阳的40亿倍，而它的遗迹在往后的一年多都还能够看的见，此外还有两项特别的记录，中国天文学家描述这颗星在四方都有尖尖的光辉而且还带着微红白的颜色 如果这颗超新星在距离地球50光年的附近爆发，天文学家相信所有地球上的生命都将被其放射线所毁灭，自西元九世纪以来，天文学家们已经目赌了同在我们所处的银河系中且可相提并论的剧烈爆发:1572及1604年的两颗超新星的爆发。 依照古代中国人的纪载，超新星是一种剧烈的天相，但是欧洲人却不如此认为，因为在欧洲天文学家们找不到任何有关这个天像的记录。而住在北美州北亚利桑那的古代印第安人，则可能因为看到这个天相而将这事件绘成了图画。而在现代我们也找到了两幅的图像，这两幅画分别位于WhiteMesa以及NavajoCanyon的岩壁上。两者都显示在新月旁有个巨大的星星。科学家以经计算出在1054年的七月五日时，月亮刚好在蟹状星云北方两度的位置上。这颗超新星被遗忘了600年之久直到人们用望远镜再次发现了它。这时超新星已经暗的无法用肉眼去观察其细节部份了。西元1731年，英国物理学家而且是位业馀天文学家的JohnBevis从这星云观测到云气及尘埃连成一串串的模样。CharlesMessier在1758年在搜寻彗星时记下了这团云气，很明显的它并不会移动。这个星云后来便收录为Messier在1744年出版的星云星团目录的第一号天体。1844年Rose爵士将此星云命名为"蟹状"星云因为它的丝状结构看起来很像甲壳类生物的脚。在Rose爵士观测的十年之后，天文学家们仍然为这奇异天体而的神秘而持续的研究着蟹状星云。1939年天文学家JohnDuncan指出蟹状星云可能在766年前自其起始点爆炸之后膨胀至今。天文学家WalterBaade更深入的研究这个星云，1942年时观测到位于星云中央一颗暗黯的星这可能与此星云的起源有关。六年之后，科学家发现蟹状星云是一个强力无线电波源。Baade在1954年指出蟹状星云有强大的磁场，其后在1963年时高空火箭更侦测到了发射自蟹状星云的X射线。同时发出无线电波，X射线，及强大的磁场。科学家知道蟹状星云是一强大的电波源，但是它是如何产生的呢在1968年时他们终于找到了答案;一个位于星云中央的天体Baade以前发现的暗黯小星。它以每一秒钟30次的频率发射出无线电波。遂命名为蟹状星云波煞，它是历史上首次发现的波煞，同时也是超新星爆炸所形成的频律最快能量最大的波煞。科学家们相当讶异为何这个波煞旋转的如此之快。理论上他们认为这个波煞是颗中子星因为它位于超新星的遗骸之中。中子星同时也是在如此高速旋转之下唯一不会被扯碎的星体。由溃的星体的物质所形成的中子星，是密度无比凝聚的聚合天体。蟹状星云有如一座宇宙的发电厂，而且其能量还足够发出几乎所有电磁波范围的电磁波光谱也因为这波煞的能量是如此强，所以这个星云竟能比太阳要还亮上七万五千倍

在金牛座天空空域有一团十分明显星云，它叫蟹状星云，五彩斑斓的颜色和超大规模的面积足以说明当年爆炸前的这颗恒星有多么的巨大，至今在这个星云的中央还残留着一颗中子星，直径有30千米之大，一般大型的恒星在爆炸后所残留的中子星有10 20千米左右，要知道:中子星的密度可以达到上亿吨每立方厘米。不仅如此，其自传速度30次/秒，脉冲速度非常高，其地表的物体的运动速度可以达到2823千米/秒。

好在这颗中子星距离我们足够远，有6500光年，如果距离稍微近一点，而且它的两头高能粒子喷射流正好扫到我们地球，那地球的生态系统将会瞬间崩塌，变成一个荒凉的死星，所有活着的生物将不复存在。

那么这颗中子星和蟹状星云究竟从何而来什么时候发生的呢？

其实超新星爆发事件在宇宙中会经常发生，但在我们人类 历史 中却是很少有人能目睹这一壮观的现象，不过公元1054年，我国宋朝却有幸曾记录到一次超新星爆发事件。当时人们发现，在东方的金牛座方向突然出现了一颗“客星”，该星呈现赤白色且存在芒角，完全不同于寻常星体的点状光芒，而且它更为惊人之处在于它的亮度足以在没有月光的夜晚照亮书本，甚至于白天也清晰可见，据《宋会要》记载，这一奇观足足持续了23个白天，夜晚则持续了一年零10个月，最终才暗淡消失！宋朝天文学家将此次所见的天体命名为“天关客星。其实它是一颗超新星的爆发，但是于当时人们认识的不足，并不知道是什么原因。

直到1741年，有一位英国的天文学家约翰贝维斯在金牛座方向发现了一片暗淡的星云，人们才开始认识它，这片星云就是著名的蟹状星云。以后许多天文学家开始观测这片星云，并于1892年拍下了它的首张照片。

然而30年后，天文学家再次拍摄它的照片的时候，发现它比原来拍摄的那张照片变大了，并一1100千米/秒的高速向外膨胀。1928年现代天文学之父埃德温哈勃根据星云膨胀速度反向推测，估计出该星云的出现应该在900年前，这正好符合我们宋朝时期记录的那次天关客星的爆发时间与位置完全吻合。从而证明了蟹状星云就是那颗天关客星爆发后所留下的遗骸。后来在1969年在蟹状星云的中心区域发现了一颗脉冲星，就是那次超新星爆发后留下的天体。

蟹状星云（M1，或NGC 1952）位于金牛座ζ星东北面，距地球约6500光年。它是个超新星残骸，源于一次超新星（天关客星，SN 1054）爆炸。气体总质量约为太阳的十分之一，直径六光年，现正以每秒一千公里速度膨涨。星云中心有一颗直径约十公里的脉冲星。这超新星爆发后剩下的中子星是在1969年被发现。其自转周期为33毫秒（即每秒自转30次）。

公元1054年7月4日，我国北宋仁宗至和元年的五月二十六日，大约天亮时分，开封府东南方向的天空中出现了一颗极亮的大星，因其出现在天关（即金牛座）位置，宋代司天监的天文研究者们称其为“天关客星”。这一天文事件被多部史书记载了下来——

据《宋史·天文志·第九》，这颗星于“至和元年五月己丑，出天关东南可数寸，岁余稍没”；《宋会要》记载：“嘉祐元年三月，司天监言：‘客星没，客去之兆也’。初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日”。

这是 历史 上最早记载恒星爆炸的文字，也即当今天文学界非常著名的蟹状星云的前身恒星初始爆炸时候的情景。尽管其距离在地球6500光年远的地方，人们在地球上的白天，仍能看到它的光亮。

距离蟹状星云爆炸后967年，近日，地球再次收到从金牛座传回的“讯息”——

同时，这次观测还记录到能量达11拍电子伏（拍=千万亿）的伽马光子，由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的（约5000倍日地距离）星云核心区内存在能力超强的电子加速器，加速能量达到了人工加速器产生的电子束的能量（欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机LEP）两万倍左右，直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限。此次观测结果是基于LHAASO 1/2 阵地和 3/4 阵地过去14个月观测的成果，已于今日（7月9日）在《科学》（Science）上发表，由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成。

在成果发布前夕，中国科学院高能所研究员、高海拔宇宙线观测站首席科学家曹臻专程从北京飞到成都，接受一众媒体采访。“这是在四川发现的成果，一定要在四川讲出来！”他说。

此次研究发现意义何在？LHAASO的科学目标是什么？

曹臻

为超高能区标准烛光设定亮度标准

“这把尺子，被我们中国人找到了！”

红星新闻： 此次成果除了观测到11拍电子伏光子，还实现了前所未有的超高能区（03-11拍电子伏）的精确测量，其意义何在？

曹臻： 除了带来其自身对物理理解的理论模型外，蟹状星云还有一个更为重要的功能，即为该能区标准烛光设定了亮度标准。在最高能段的标准里，在LHAASO之前，没有任何手段可以检测。也就是说，LHAASO开辟了全新的未知领域，且制定了这个领域的实验调查发展的标准。

打个比喻，就像提供了一把标准计量的尺子，将来此类实验，都要以此来检测探测器的测量是否准确。而这把尺子，被我们中国人找到了！

红星新闻： 什么是标准烛光？

曹臻： 目前北半球只有蟹状星云一个标准烛光，标准烛光应用在天文观测上，其作用有2个：位置和亮度。

具体来说，天文望远镜要精准测量一个星体的具体位置，就要用蟹状星云来表明探测器方位。

从亮度来说，在万亿亿倍的范围上，蟹状星云是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体， 历史 上对其光谱已经进行了大量的观测研究，是非常明亮且稳定的高能辐射源，因此在多个波段它被作为标准烛光，也即是测量其它天体辐射强度的标尺。如果落在能量范围内的光子在此次制定的物理模型范围内，就证明亮度测对了。

高海拔宇宙线观测站（LHAASO） 图据高能所

红星新闻： 您所提到的“星云核心区内存在能力超强的电子加速器，加速能量达到了人工加速器产生的电子束的能量两万倍左右”，此发现意义何在？未来可运用在哪些领域？

曹臻：除了直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限，未来我们还可能找到和人类制造的地面加速器完全不一样的加速机制和方式，对未来地面加速器的 设计和建造有重大指导意义。

此次研究成果主要用于基础物理的研究 探索 。未来如果我们能造出更高效率的加速器，这些加速器就可用于癌症治疗和诊断等领域。比如，现在的加速器只在大型医院使用，未来这些设备可能更加小型化，在一些小医院里就可以使用。

红星新闻： 这次的发现也是“千年等一回”，为何距离上一次重大发现，中间隔了那么长时间？

曹臻： 科技 发展是主要因素。古代只能用肉眼观看，现在有各种各样的波段测量仪器和手段，从贵州的500米口径球面射电望远镜（FAST）到LHAASO，其中覆盖的能量范围是 万亿亿倍，包括射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段，LHAASO还覆盖了更高能量的波段。

此外，蟹状星云爆炸后的遗迹星云至今的辐射也比太阳大，爆炸后形成的中子星直径约25公里，以每秒30圈的速度急速旋转着，整个星体至今仍以每秒1000~1500公里的速度扩张着。经过近一千年左右的扩展，高速旋转的超强磁场将脉冲星表面磁层中的大量正负电子持续不断地吹向四周，形成一股速度近乎光速的强劲星风。星风中的电子与外部介质碰撞后会被进一步加速至更高能量并产生我们看到的星云。

要注意的是，尽管蟹状星云在不断扩大，但它的大小实际上只有0005度，我们在地球上以6500光年的距离看它，肉眼依然分辨不出，只有通过天文望远镜才能看到它的面貌。

红星新闻： 那我们是否会和贵州的FAST进行合作？

曹臻： 当然！我们前面提到，FAST到LHAASO，其中覆盖的能量范围是 万亿亿倍，FAST正好是最低的一段，LHAASO是最高的一段，要对此现象进行一个完整深入研究，一定要开展多波段的综合统一研究。在多波段研究中，我们已经和FAST提出多个源的观测申请。最终目的，是通过研究这些特殊的天体，找到宇宙线起源，搞清楚起源的机制是什么。从科学上来讲，这也是我们最终要实现的目标。

高海拔宇宙线观测站（LHAASO） 图据高能所

LHAASO今年8月正式投运

“将有更多激动人心的科学突破”

红星新闻： 时隔近一千年，蟹状星云再次被我们中国人、被四川的科学观测站捕捉到了，对此您有何感受？

曹臻： 肯定很自豪。在天文 历史 中，蟹状星云有很多个“第一”，但这一次的“第一”不太一样，因为我们所观测到的11拍电子伏，可能是能观测到的最高能量段，是一个全新的未知领域。在LHAASO建造前，欧洲和美国主流的伽马光子的探测是天文望远镜，其能捕捉到的 最高能量为01个拍电子伏。在过去二、三十年中，发表在《科学》上的，都是几十个零点零几拍电子伏的观测。原因是随着能量升高，电子强度越来越低，如果没有像LHAASO这样高灵敏度的大型探测器，是无法将其捕捉的。这也是此次统计数据尤为重要的原因。

NASA发布的蟹状星云中心，中心有最明亮的一颗中子星。图源/IC photo

同时，LHAASO可能在未来十年乃至二十年内，都是一个国际领先的大科学装置。可以看到，中国人在科学上的贡献，已经变得越来越重要。

红星新闻： 上一次发布LHAASO观测到的成果是5月17日，不到两个月时间，我们就发布了2次重大成果，对于这个频率您如何看？

曹臻： 无论是速度还是更高能量级的发现，都大大超出了我们的预期。值得一提的是，LHAASO是一个非常综合性的探测装置， 它一共 有4种探测器， 这4种探测器对于宇宙线的现象，从不同角度立体地进行观测，因此它提供了一个非常丰富的宇宙线的知识测量。除了研究基础物理的内容以外，它还可以研究气象、雷电、太阳活动等等，这些领域的研究也正在逐渐开展。

红星新闻： 能否介绍下LHAASO的建设节点和未来三五年的中远期规划？

曹臻： 目前LHAASO阵列 探测器的安装已全部结束，已进入探测器调试的最后阶段，预计今年7月底可以达到完全观测的条件，8月正式投入运营，年底前完成验收。

LHAASO的未来规划依然是天文观测。目前我们已经发现有12个宇宙线起源的候选天体，未来几年，我们会像此次发布的蟹状星云成果一样，对 这些源去做深入研究。LHAASO的潜力巨大，目前我们的成果仅仅是冰山一角，一旦阵列正式运行，可以预见的是，未来将有更多激动人心的科学突破。

编辑 陈怡西

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