天关客星的蟹状星云

超新星“天关客星”爆发后形成蟹状星云（NGC 1952）。

NGC 1952（蟹状星云、M1）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。NGC1952是一团无定形的膨胀气体云。由超新星炸出的物质组成，已经扩散到直径约10光年的范围内，并且仍以高达1,800千米/秒的超高速向外膨胀。NGC 1952刚好位到银河中心。中国宋朝司天监对那次爆发作出过观测，史料中有以下记载：“己丑，客星出天关之东南可数寸。嘉祐元年三月乃没。”

宇宙很大，科学很酷，我是地理大雄君。

我们已经知道，星云是宇宙中的尘埃和气体云，那太空中有哪些著名的星云呢？让我们来一探究竟吧。

编号为IC 2177的海鸥星云是位于独角兽座和大犬座之间的一片弥散星云，它因外形像飞行中的海鸥而得名。

这个星云是由威尔士业余天文学家艾萨克·罗伯茨发现的，海鸥星云非常大，中心非常明亮，这光芒据推测是非常炽热的年轻恒星发出的高能辐射，这些辐射风使得云层散发出梦幻般的色彩。

海鸥星云距离地球约3700光年。它的主要成分是三团巨大的气体云，最独特的是形成“翅膀”的部分，从一个翅膀顶部到另一个翅膀顶部跨度约100光年。

也许你没有听过鹰状星云，但你一定听过创世之柱。编号为M16的鹰状星云以其创世之柱、恒星尖顶等结构而闻名世界。

鹰状星云是弥散发射星云，该星云是由瑞士天文学家谢塞于1745年发现的，它位于距地球7,000光年的塞尔彭斯 星座 。

该星云本身跨度约70 55光年，其中的创造之柱结构非常大，大约四到五光年高。

1995年，哈勃太空望远镜对鹰状星云的精美影像展示震惊了整个世界，创造之柱也被评为哈勃望远镜拍摄的十大照片之一。图像中的蓝色表示氧气，红色表示硫，绿色表示氮和氢。创造之柱被沐浴在其外部的一群年轻恒星所发出的灼热紫外线中。

蟹状星云是金牛座的一个超新星遗迹，编号为M1，该星云是由英国天文学家约翰·贝维斯在1731年发现的。

该星云是在公元1054年的一次剧烈超新星爆发中形成的，在中国和日本都对这次爆发有过记载，该星云位于金牛座左侧牛角尖附近，它的中央有一颗快速旋转的中子星，这就是那次超新星爆发的残骸。

而这个中子星也是脉冲星，它能发出从伽马射线到射电波的所有的电磁波段，这些辐射脉冲激发了星云中的气体，使我们在电磁波谱上能够看到完整的星云图像。

玫瑰星云距离地球约5,000光年，位于麒麟座一个大分子云的末端，直径大约是130光年，总共有约2,500颗恒星存在于这个区域内。

它是一个发射星云，它的外形就像一朵鲜艳欲滴、刚刚盛开的玫瑰。在诸多以花朵为名的星云中，玫瑰星云大概是最有名的一个了。玫瑰星云的“花瓣”区域是新恒星诞生的摇篮，而它那优美、迷人的形状，则是因为中心的年轻恒星所发出的辐射而形成。

编号为M42的猎户座大星云属于弥漫星云，距离我们1300光年。猎户座大星云的光芒和其他的发射星云相似，都是气体原子受到紫外辐射，受激而发光。猎户座大星云的视星等达到了4等，是为数不多的仅凭肉眼就看到的星云，在冬天更容易看到，当然，由于肉眼难以分辨细节，所以古代的天文学家一直以为该星云是一颗恒星。

M78星云其实是以《奥特曼》而出名，昭和系列的奥特曼基本都来自M78星云，当然，这是虚构的情节。

现实中编号为M78星云是位于猎户座的反射星云，它距离地球约1600光年，它最初由天文学家梅尚在1780年发现，目前计算推测它的长度约为5光年。

好了，今天关于天文地理的分享就到这里了，对天文地理知识感兴趣的朋友别忘了关注地理大雄君哦，我们下期再见吧！

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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蟹状星云,因为这个星云的形状有点像螃蟹被取名为蟹状星云(Crab Nebula)。这个星云是在1731年被一位英国医生拜维斯最早发现的。

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”。