是创造者,还是毁灭者?浅谈超新星

当你抬头注视着浩渺的宇宙,一颗夜空角落里明亮耀眼的星星闯入你的视野。它仅仅是构成广阔宇宙的一粒尘埃,数百万甚至更多粒里的一粒,但这粒特殊的发光体却有些不一样。这场壮阔的光展不过是在几个小时前出现的,但现在它却像一座灯塔一样燃烧着!

图解:超新星_2005高度差_和_螺旋银河系_国家地理频道_1559

( 版权所有:欧洲南方天文台/维基共享)

那颗明亮的星星不是真正意义上的恒星,至少不算是,没有比它更不算的了。那粒尘埃闪耀的光芒毫无疑问是一颗已经非常接近其漫长演化末期的超大质量恒星爆炸散发出来的,这便是场被称为超新星的事件。由一颗超新星爆发散出的光芒比我们的太阳还要亮一百万倍以上;即使它发生在距银河系数十亿光年以外,在其他星星间它仍会突出的很明显。

怎样形成超新星?

当一颗比我们的太阳大得多的恒星的核心发生变化时,一颗超新星便诞生了。这些核心的变化能由两种不同的途径引起,每种途径的结果都会形成一颗超新星。

第一种超新星和二元的恒星系统有关。二元的恒星系统是指两颗恒星围绕同一个质点或者质心运行。当其中的一颗恒星------白矮星(一颗比太阳大不了多少的高密度恒星)从它在绕轴运行的伴星那里偷取物质,它开始累积庞大数量的物质。这造成了这颗恒星最终将会爆炸,其结果就是演变成一颗超新星。

图解:超新星伴星

一个双星系统里的超新星(版权所有:维基共享)

第二种超新星发生在一颗单独且巨大的恒星的演化末期。应该提醒的很重要的一点是,不是所有的恒星都能“超新星爆发”;只有那些比我们的太阳至少大5倍质量的恒星才行。当恒星燃烧完它储备的能量时,恒星核心聚变停止了,恒星的质量开始流入核心。

图解:IMAXe 3d电影《隐藏的宇宙》截屏展示了一颗超大质量恒星的红外超新星中的螺旋星云(版权所有:欧洲天文台/看天下/艾默生/维基共享)

最终,核心的密度变得超大,达到它不能抵抗自身引力的临界点。这就导致了核心的坍塌,为一场灾难性的猛烈爆炸——超新星,铺平了道路。想想我们的太阳有多大,通常和它的行星相当,但它的质量远不及一颗超大质量的可以演变成超新星的恒星。

毁灭者/创造者:令人惊叹的事实

  1. 超新星能变得比整个银河系更加明亮。一颗单独的超新星在它爆发释放能量的过程中会比一整个银河系的星星更加明亮。在很短的一段时间里,它可能产生比我们的太阳在它数百亿年的生命里产生的更多的能量。
  2. 大多数已知元素都是由超新星创造的。恒星内部的核反应过程被称为恒星核聚变,氢聚变以创造其他元素。从氦到铁,以及一些更大的元素,都在恒星的核心锻造。然而,重元素的形成需要成倍的甚至更多的热,要有比恒星的核心更高的能量-----而这些能量通常出现在超新星爆发的瞬间!

图解:核合成元素周期表

一个表明元素起源的元素周期表版本-----包括恒星元素核合成(版权所有:科技频道/维基共享)

3.几乎每一秒钟,就有一颗超新星出现。超新星出现的频率远比你想象的要高。辛运的是,银河系平均每个世纪只有两颗超新星,所以,在超新星出现的瞬间观测到它是一件棘手的事情。最后一颗在我们的银河系被直接观测到的超新星是在400多年前了,用开普勒望远镜观测的约翰内斯•开普勒将其称为SN 1604,并认为这颗超新星是一颗新型恒星。

4.并不是所有的超新星都是恒星毁灭者。在某些情况下,恒星的爆炸并不会终结毁灭原来的恒星:这些恒星被称为假冒者。它们并不能被认为是真正的超新星,尽管它们经常被错认。相反,它们可以被认为是一类特别强大的新星,类似于超新星,它能使一颗恒星在短时间里释放出巨大的能量。

图解:Mini超新星

一颗强大的超新星(版权所有:x-射线:美国国家航天局/星空网站/日本理化学研究所/塔克等/维基共享)

5.令人难以置信的美丽遗迹的创造者。巨大而明显的破坏力的结果往往是相当惊人的。目前存在的大多数最壮观的天体------每个天文学家一生之中梦寐以求的东西------是由几十万年前出现的超新星创造的。

图解:创世之柱

创世之柱是超新星爆发散出的冲击波的产物。(版权所有:美国国家航天局,杰夫 赫斯特/维基共享)

但是为什么科学家要研究超新星?

一颗超新星仅只燃烧一小会儿,但每一个都释放着令人难以置信的有关我们宇宙的信息。

超新星已经向科学家展示了我们生活在一个不断膨胀的宇宙之中(通过观察红移),一个正在不断增长其膨胀速度的宇宙。天文学家们已经总结出超新星在把从核心创造的元素遍布在全宇宙中起着至关重要的作用。

当一颗恒星爆炸,它向太空发射出元素和碎片,这些元素和碎片跨越数百万英里,最终凝聚成一颗新的恒星或者天体。大多数我们在地球上发现的元素可能都起源于恒星的核心。这些元素会继续形成新的恒星,行星以及宇宙中存在的每一个实体。

图解:银河系超新星之夜

(版权所有:惊人免费图片)

超新星爆炸的景象也许是可怕的,但同时也令人着迷,因为毁灭的美丽并不总是让人愉快,然而这些令人谦卑的事件是宇宙种子的传播者,是创造的爆炸性支柱。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- Dev Lunawat-朱江浩

乔治尼亚大学

事实的传说

美国国立卫生研究所

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