标题：第谷超新星
简介
作为一个暗淡的星云，这个超新星遗址于二十世纪六十年代被科学家用帕洛马天文台的望远镜观察到；之后，为伦琴卫星 (ROSAT) 的望远镜所拍摄到。这个超新星可能属于Ia超新星：它原本是一颗白矮星，因为从伴星取得物质，使质量超过钱德拉塞卡极限，从而发生爆发。这种超新星爆发一般不会象II型超新星爆发那样生成壮观的星云，比如SN 1054所生成的蟹状星云。SN 1572的外壳气体目前仍以大约每秒9000公里的速度从中心方向向外喷发。
首次发现
1572 年11 月11 日夜，第谷（1546—1601 年）发现了一颗新星，即“第谷新星”。新星在仙后座，最亮时甚至在白天都能看到它，经过一段时期的观测之后，第谷发表了详尽的论文“新星”。第谷观测到的是我们银河系里的一颗超新星，从那时起到现在，只在1604 年银河系里曾出现过另一颗超新星。 
这里所说的新星和超新星是两类比较特殊的星，不能只从字面上去理解为是“新”诞生的星。一颗恒星在未爆发之前，往往很不显眼，甚至用较大的望远镜也未必能看到它。一旦突然爆发，亮度在几天或者更短的时间里，迅速增加几千倍到好几万倍以上，然后在好几个月到好几年里，有起伏地逐渐恢复到爆发前的状态和亮度。超新星爆发的时候，亮度可增加千万倍到上亿倍，这是恒星世界中已知的最激烈爆发现象。爆发的结果是恒星抛掉大部分质量，塌缩成为中子星之类密度特别大的天体，进入演化的最后阶段。超新星爆发意味着恒星的瓦解，趋于死亡的一种形式。 
1576 年，得到丹麦国王腓特烈二世的支持和邀请，第谷来到波罗的海中的一个小岛——汶岛上，在此建立了一座宏大的、设备良好的天文台，被第谷称为天文堡。这里配备着一些当时最好的仪器，主要是象限仪。 
第谷是位勤奋而杰出的观测者，他用自己制造的许多大型精密天文仪器，持续不断地进行了长达20 年的观测，积累了大量天体方位的测量资料，而这些资料的精确性是首屈一指的，大大超过前人和当代人的观测水平。据说他对各个行星位置的测定，误差不超过0.067 度。我们知道，满月的视直径大致是0.52 度，第谷的精确观测几乎达到了满月视直径的1/10，几乎是到了肉眼观测所能达到的极限。 
1577 年，他还观测到一颗明亮的彗星。当时，不少人都以为彗星只是地球大气中的某种光学现象，但又拿不出证据。第谷证实，彗星的轨道远在月球轨道的外面，决不可能是大气现象。 
天文堡在很长的一段时期里，不仅是个科学研究中心，也是许多重要人物前来参观访问的地方。可是，当腓特烈去世之后，天文堡的经费就发生了困难，第谷不得不离开天文堡。第谷在那里作的最后一次观测，是在1596年3 月15 日。在这之后，天文堡被遗弃了，时至今日，那里只剩下一片草地和一尊第谷像。 
1599 年，第谷从丹麦来到布拉格，任鲁道夫二世国王的御前天文学家，继续孜孜不倦地进行着天文观测工作。他在这里做了一件对后来天文学的发展有决定意义的事，即邀请一位年轻的德国天文学家开普勒，来当自己的助手。
发现者
第谷·布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601），  第谷·布拉赫丹麦天文学家和占星学家。1546年12月14日生于斯坎尼亚省基乌德斯特普的一个贵族家庭，其父是律师。他的叔父没有子女，在他一岁时简直就是把他偷走了，但他后来获准抚养这个孩子。1601年10月24日，第谷逝世于布拉格，终年57岁。 
第谷于1559年入哥本哈根大学读书。1560年8月，他根据预报观察到一次日食，这使他对天文学产生了极大的兴趣。1562年第谷转到德国莱比锡大学学习法律，但却利用全部的业余时间研究天文学。1563年第谷观察了木星合土星（两行星在天空靠在一起），并写出了他的第一份天文观测资料，同时注意到合的发生时刻比星历表预言的早了一个月。他领悟到当时用的星历表不够精确，于是开始了长期系统的观测，想自己编制更精确的星历表。1566年第谷开始到各国漫游，并在德国罗斯托克大学攻读天文学。从此他开始了毕生的天文研究工作，取得了重大的成就。 
在巴塞尔和奥格斯堡继续求学后，第谷因父亲生病而返回家乡。1572年11月11日，他看到仙后座有一颗新的明亮恒星，便使用他自己造的仪器对这颗星进行了一系列观测，直到它1574年3月变暗到看不见为止。前后16个月的详细观察和记载，取得了惊人的结果，彻底动摇了亚里士多德的天体不变的学说，开辟了天文学发展的新领域。 
由于第谷与农家女结婚而同他的贵族家庭闹翻了，他很高兴接受了到哥本哈根和德国讲课的建议。他曾考虑定居瑞士，但1576年丹麦国王腓特烈二世将汶岛赐予他作为新天文台台址，并许诺他一笔生活费。于是，第谷在丹麦与瑞典间的汶岛开始建立“观天堡”。这是世界上最早的大型天文台，在这里设置了四个观象台、一个图书馆、一个实验室和一个印刷厂，配备了齐全的仪器，耗资黄金1吨多。直到1579年，第谷在这里工作20多年，取得了一系列重要成果，创制了大量的先进天文仪器。其中最著名的有1577年对二颗明亮的彗星的观察。他通过观察得出了彗星比月亮远许多倍的结论，这一重要结论对于帮助人们正确认识天文现象，产生了很大影响。 
1599年丹麦国王腓特烈二世死后，第谷在波希米亚皇帝鲁道夫二世的帮助下，移居布拉格，建立了新的天文台。1600年第谷与开普勒相遇，邀请他作为自己的助手。次年第谷逝世，开普勒接替了他的工作，并继承了他的宫廷数学家的职务。第谷的大量极为精确的天文观测资料，为开普勒的工作创造了条件，他所编著经开普勒完成，于1627年出版的《鲁道夫天文表》（Rudolphine Tables）成为当时最精确的天文表。 
第谷是一位杰出的观测家，但他的宇宙观却是错误的。第谷本人不接受任何地动的思想。他认为所有行星都绕太阳运动，而太阳率领众行星绕地球运动。他的体系是属于地心说的，这一体系十七世纪初传入我国后曾一度被接受。
新探索
第谷超新星超新星的发现改变了2000年来人们对宇宙的认识。一直以来，人们受亚里士多德的影响，认为太阳、月亮以及星球都在围绕地球转。公元1572年，丹麦天文学家第谷-布拉赫在天空中发现了一颗明亮的新星。奇怪的是，这颗星星的运动并没有与其他星星相关，这表明该星体的位置远在亚里士多德所认识的空间之外。这一发现不仅仅使得亚里士多德的观点失效，而且让第谷的研究达到了一个新的高度。这颗新星就是“第谷超新星”。 
通过与过去银河系外发生的超新星爆发的光谱进行详细比对，研究人员证实，第谷超新星爆发属于标准的热核爆炸型超新星爆发。热核爆炸型超新星达到最大发光强度时的绝对等级几乎是一定的，这一特征使热核爆炸型超新星被广泛用作测定到远方星系距离的标准光源。此前人们根据一些观测结果推测第谷超新星残骸距地球的距离介于7000光年至1.6万光年之间，而本项研究成果使科学家得以确定第谷超新星距离地球约1.2万光年。
第谷超新星残骸SN 1572，美国宇航局的斯皮策和钱德拉太空观测站天文学家利用红外线和X射线观测获得的，在西班牙卡拉阿托天文台，爆炸留下了一个热云（绿色和黄色） 。爆炸的冲击波可以被看作是一个蓝色的球超的高能电子。这个超新星可能属于Ia超新星，它原本是一颗白矮星，因为从伴星取得物质，使质量超过钱德拉塞卡极限，从而发生爆发。这种超新星爆发一般不会象II型超新星爆发那样生成壮观的星云，比如SN 1054所生成的蟹状星云。SN 1572的外壳气体目前仍以大约每秒9000公里的速度从中心方向向外喷发。
第谷超新星类型
一个由日本国立天文台参与的国际研究小组在4日出版的英国《自然》杂志上发表论文说，他们对第谷超新星残骸周围发现的可见光的“回声”进行分光观测的结果表明，1572年丹麦天文学家第谷·布拉赫观测到的超新星爆发属于标准的热核爆炸型（Ⅰa型）超新星爆发
。
这项研究是日本国立天文台和德国马普天文研究所共同完成的。天文学家在此次观测研究中主要利用了所谓光的“回声”现象。 　今年夏天，研究小组分别使用马普天文研究所的3.5米口径望远镜和日本的“昴宿星团”望远镜，以过去曾有报告发现光的“回声”的区域为中心进行搜索，最后拍摄到了淡淡扩散的光。研究人员经过光谱分析断定，这片淡淡的光来源于超新星爆发，而且就是400多年前第谷观测到的仙后座方向超新星爆发时产生的光线。
意义
许多人认为第谷对天文学史影响最大的事件发生在他的晚年，这个看法不太站得住脚。第谷在中年时期作出的最大勋业——观测1572年超新星和1577年大彗星——才是那个时代在天文学上最具革命意义的行动。　在当时的欧洲，虽然哥白尼已经提出了他的日心宇宙模型，但是传统的“水晶球”宇宙体系仍然占有教会官方学说的地位。这个宇宙体系，是亚里士多德在古希腊天文学家欧多克斯（Eudoxus）和卡利普斯（Callippus）两人工作的基础上作了一些改进而建立起来的，其中有如下要义：
一、以地球为中心的诸天体（包括月球、太阳、五大行星和众恒星）附着在各自所属的球层上，被携带着运转；
二、这些球层皆属实体，并由不生不灭、完全透明、坚不可入的物质构成——水晶球之名即由此而来；
三、整个宇宙是有限而封闭的；
四、月球轨道以上的部分，是万古不变的神圣世界，只有“月下世界”才是变动不居、“会腐朽的”尘世。
这就意味着：新星爆发、彗星、流星等天象，都只能是大气层中的现象。
第谷并不主张日心地动之说，他建构的宇宙体系是对地心的托勒密体系和日心的哥白尼体系的一种折衷。他也无意在哲学上成为亚里士多德的敌人。但是他却在实际上给了水晶球体系以致命打击。
1572年11月，仙后座出现一颗新星，亮得连大白天都可以看到。本来这样的奇异天体出现在天空，世人有目共睹，那个时代的天文学家、星占学家，或者用更广泛的说法，任何“自然哲学家”，都可以观测到。然而这颗新星却在天文学史上被称为“第谷超新星”，这是因为第谷对它作了极其细致的观测和方位测量。
第谷用各种方法反复观测这颗新星，发现它既没有视差（这表明离开地球的距离非常遥远），也不移动位置。所以他最后的结论是：这颗新星位于恒星天球层。
对于现代恒星演化理论来说，新星和超新星爆发都是正常现象，是一颗恒星在它生老病死的一生中的一段晚年阶段。对于古代中国人来说，大千世界无奇不有，新星——古代中国通常称它们为“客星”——的出现也不会和任何教义或意识形态发生冲突。但是在那时的欧洲知识界，第谷的这个结论不啻一颗思想炸弹！因为这个结论直接挑战了作为教会官方理论的亚里士多德水晶球体系——按照水晶球体系的理论，恒星天球属于万古不变的区域，新星这种现象只可能出现在“月下世界”。
不过，在翌年发表他的观测成果时，第谷本人尚未与水晶球体系彻底决裂。尽管他已经在客观上让这颗超新星打开了对亚里士多德教条的叛逆之门。
然而，1577年的大彗星又出现了。
在当时一张印刷于布拉格的绘画中，这颗明亮的大彗星的尾巴被描成从土星一直延伸到月亮。这时第谷已经成为汶岛的主人，岛上的种种新建天文仪器和一众学生助手，当然要被动员起来全力观测和测量这个震惊全世界的新天象——汶岛的观测使得这颗彗星又在天文学史上被命名为“第谷彗星”。
第谷从1577年11月13日开始观测这颗大彗星，一直持续到1578年1月26日，此时彗星远去，肉眼几乎已经无法辨识了。在观测中，第谷使用了半圆仪、纪限仪和带有地平圈的象限仪。他还逐日观测并计算彗星的位置，以此来推算彗星运行的速度。
亚里士多德关于彗星的教义，此前从未受到过严峻挑战。这种教义认为，彗星的元素是火。在《气象学》中，亚里士多德认为，火元素的全体，和大多数在它下面的气元素，都被旋转的天体带动着，有时候因为某个特定的恒星或行星的运动，“在此运行过程中，无论处在何种连接部位，它经常被点燃”，这就形成各种各样的流星和彗星之类的天体。
这样一来，彗星当然就不是天体了，彗星被认为是由“地球物质”构成的，因而对它们的研究不属于天文学，而是属于“形而上学”。由于对亚里士多德的教条深信不疑，欧洲的天文学家在观测彗星时很少测量它的高度，因为答案是预设好的——在月球下面。但是第谷的观测证明了这种天象是发生在月球天层之上的。
第谷的观测无可怀疑地表明：这颗彗星在行星际空间运行，而且穿行于诸行星轨道之间。也就是说，这颗彗星正在毫不费力地穿越那些先前被认为携带着各行星的“完全透明、坚不可入”的天球！这使第谷明白了：原来这些天球其实根本不存在。这些事实与水晶球体系的冲突更为严重，更为直接，终于促使第谷断然抛弃了水晶球体系。1588年他发表了《论新天象》（De mundieatherei recentioribus phaenomenis）一书，在观测基础上构建了新的宇宙体系，他明确指出：
天空中确实没有任何球体。……当然，几乎所有古代和许多当今的哲学家都确切无疑地认为，天由坚不可入之物造成，分为许多球层，而天体则附着其上，随这些球运转。但这种观点与事实不符。
第谷对超新星和大彗星的观测，是那个时代对水晶球教条最有力的打击。对于其他反对理由，水晶球体系捍卫者皆可找到遁词，但对于第谷提供的观测事实，则很难回避——除非否认他的观测事实本身。
亚里士多德学说的卫道士们很快认识到了这一点，而且确实有人做过这样的尝试。例如教皇指定的伽利略著作审查官之一齐亚拉蒙第（S. Chiaramonti），几十年后还为此专门写过两部著作，试图釜底抽薪，直接否认第谷的观测结果。1621年他发表《反第谷论》（Antitycho），断言第谷彗星仍是在“月下世界”，而第谷超新星则根本不是天体；1628年他又发表《三新星论》（De tribus novis stellis），说第谷超新星也在“月下世界”。伽利略曾在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书中力驳齐氏的上述谬说。此时开普勒的行星运动三定律已发表多年，伽利略的望远镜观测结果也公布一二十年了，对亚里士多德学说的反叛已经如火如荼，齐氏的书根本救不了这场大火了。
其它超新星
1987A超新星  
自从1604年发现蛇夫座超新星以后400多年的时间内，人们用肉眼从来没有看到过一颗超新星。1987年2月23日，一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中发现了一颗5等星，它很快就被证实是一颗超新星，立即在世界各国的天文界引起了轰动。随后的几个月内，这颗被称为1987A的超新星一直光彩夺目，亮度相当于1亿颗太阳。于是这颗编号为1987A的超新星迅速成为历史上被研究最深入的超新星。这颗超新星距离地球16.3万光年，位于大麦哲伦云中。事实上，它是在公元前161000年左右爆发的，但它的光直到1987年才抵达地球。哈勃太空望远镜2006年12月拍摄的1987A超新星遗迹。
仙女座S超新星(1885A)  
在1885年前，人类所观测到的为数不多的超新星距地球相对较近，而仙女座S超新星是第一个在银河系外被发现的超新星，也是仙女座发现的唯一一个超新星。。1885年，一位爱尔兰天文爱好者在天空中看到了一颗明亮的淡红色的天体。这颗天体就是1885超新星。1885超新星来自仙女星系，因此也被称“仙女座S超新星”，大约距离地球250万光年。然而，在几个月后，这颗超新星开始消失，直到1989年天文学家才再次发现它的残余部分。
开普勒超新星(1604)  
德国天文学家开普勒是丹麦天文学家第谷-布拉赫的学生，他追随老师的足迹找寻超新星，他也发现了一颗超新星。1604年10月，开普勒在天空中发现了一个新的发光体。这也是一颗肉眼能够看得见的超新星，编号为1604。从1604年到1606年间，开普勒一直在研究他的这颗超新星，直到该超新星于1606年消失。由于天文望远镜直到1609年才发明，因此开普勒的研究主要依靠肉眼观察。开普勒超新星也是400年来最后一颗只靠肉眼就可以观测到的超新星。开普勒超新星距离地球大约1.3万光年，是银河系内最近超新星发生爆炸的代表。
客星(185)  
人类历史上最早关于超新星爆发的记录应追溯到公元185年。根据“后汉书”记载，中国古代天文学家早在185年就在天空中发现了一颗“客星”。天文学家是这样描述该超新星的，“呈现出五彩颜色，七个月后逐渐消失于天空之中。”后来，有的天文学家认为这仅仅是一颗彗星，但更多的人坚持认为这是一颗超新星。