超新星爆发是过程,结果只有白矮星中子星和黑洞。
超新星爆发就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星,如质量大于8倍太阳质量的恒星,由于质量巨大,在它们演化到后期时,当核心区硅聚变产物-铁-56积攒到一定程度时,往往会发生大规模的爆发
只有大质量恒星会这样。叫“超新星爆发”。
超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸度极其明亮,过程中所突发电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系,并可持续几周至几个月(一般最多是两个月)才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。
恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散,并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构,这被称作超新星遗迹。如著名的“蟹状星云”,就是在1054年一颗超新星爆发中形成的。
蟹状星云
恒星是以核聚变反应产生的向外的辐射压与恒星本身质量产生的向内的引力相等,来维持恒星的稳定的。恒星演化至晚期时,其内核都会收缩,外层都会膨胀,成为红巨星。
当大质量恒星形成红巨星时,同样是内核收缩,外层气体膨胀,成为比红巨星更为庞大的红超巨星。大质量恒星的内核的主要成分是铁。由于铁的质量远大于碳,因而引力比碳核要大得多,引力也大得多。当中心的铁足够多,且铁核以外的轻一些的氧、氖、碳、钠等元素的数量及温度已不足以维持继续聚变为铁时,这颗恒星的核反应就停止了。没有了核反应,就没有了抵抗物质向内压缩的辐射压,恒星物质就会以极高的速度向着恒星的铁核集聚而来。在接近铁核时,下落的速度甚至接近光速。但铁核是无比坚硬的,这些物质撞击到铁核时,等于是撞到了一堵无比坚硬的墙,于是,恒星物质就会以几乎相同的速度反向冲出恒星,形成无比剧烈的内爆。这个过程叫“铁芯灾变”。冲出恒星的物质温度极高,冲出的速度又极快,其光度在数小时到数天内可以增加数十万倍,就形成了超新星爆发。
在恒星物质向外极速扩散的同时,撞击铁核时带给铁核的能量,又使铁发生进一步的聚变,生成在恒星条件下无法生成的重元素,如钴、镍、铜、铂、银、金等,一直到铀、钍。其中的一部分会随着冲出的物质扩散到宇宙空间,成为形成其他星球的原料。我们地球上比铁重的元素就是这么来的。
如果超新星爆发后,中心剩余的质量大于32倍的太阳质量,在收缩时,引力就会大到连中子都会被压碎,密度会继续增加,体积在超强的引力作用下继续收缩,直到恒星核的表面脱离速度(类似于地球的第一宇宙速度)达到光速,它发出的光就会被它自己的引力拉回去而无法发射出来,外面的物质和辐射也会被它的引力吸引而落入其中,这颗恒星的核心就突然看不到了,只能感受到它的引力。这种天体就是“黑洞”。
所以,大质量恒星在即将灭亡时,肯定是会爆炸的。由于绝大多数的超铁重元素就是在超新星爆发中形成的,如果没有超新星爆发,就不会有地球,也不会有我们自己。
有时候,我们会困惑,人类是怎么来的宇宙到底有多大如果万物出生、生长、消亡是一个必然的过程,那么宇宙是如何形成的宇宙之外还存在什么东西也许我们目前的知识还不足以充分的解释种种宇宙现象,但我们可以猜想,根据已有的知识去推测未知。宇宙学家曾经达成一个共识,认为宇宙的年龄大约有150亿年,但是1994年的观察使这个数字降低了50亿年。这让人不可思议,宇宙居然源于比原子还小的微粒,诞生于一次大爆炸。爆炸产生的炽热能源冷却成为物质。万有引力把次原子粒子吸引成为物质团,形成氦和氢等简单原子,氢气团随着引力的增强变得更热更大,于是诞生了星星。几百万颗星星聚成星团,几十亿颗星星聚成星系,银河系拥有200万颗星星,其中一颗就是我们须臾不能离开的太阳。球状的气体由于引力的增加而密度变大,形成了恒星,其温度急剧升高引发了核反应,于是恒星就能够发光了。核反应连续不断,恒星中的氢气就变成了氦气,而引力的反作用力可以使它不发生爆炸。氢气逐渐耗尽,恒星开始变大,色彩也变成了红色。氢气完全耗尽,星体自身又把氦气转换成碳,继而再转换成其他更重的元素。当其中一些比较大的恒星转化成铁元素的时候,引力就足可以使其核心发生爆炸,红色巨星爆炸成超新星,含有大量重元素的碎片飞散到星系的每一个角落,这些元素将来在形成新的恒星时起到重要作用。这种爆炸使得我们的太阳和其他行星快速形成,使气体和尘埃星云崩溃。
如果恒星在演化末期发生了爆炸,那么极有可能产生超新星爆发。超新星爆炸是什么呢?它是恒星寿命即将终结时产生的一种爆炸现象。这种爆炸威力极强,地球所处的太阳系中只有太阳是恒星,而太阳在恒星中属于很小的存在,不会发生超新星爆炸。想象一下比太阳还要大几千倍的恒星爆炸,所释放的能量得有多强呢?
近期发生了一件令天文学家都坐不住的事,那就是离地球非常近的一颗巨大恒星就要爆炸了。而这颗恒星人类甚至能在晚上看见,这颗恒星就是猎户座的参宿四。它有多大呢?它的半径大概是从太阳到木星的距离,质量约为太阳的20倍。但这样的恒星寿命很短,只有几千万年,如今它已走向生命终点,因而变得不稳定且随时可能爆炸。若其真的产生超新星爆炸,对地球又有什么影响呢?
超新星爆发有多恐怖呢?其一秒释放的能量相当于太阳一生释放的能量总和,其爆炸产生的亮度足以点亮其所在的整个星系,并且会持续几周甚至几个月。若参宿四爆发为超新星,我们将在天空中看到第二个“太阳”。同时,爆炸的一瞬间物质能以接近十分之一光速的速度向周围扩散。历史上哈勃望远镜拍下的著名的“蟹状星云”,就是超新星爆发所产生的爆炸遗址。
爆炸所产生的伽马射线暴,也会波及周围的行星。伽马射线暴是能量最强,最具毁灭性的射线,宇宙中没有仍何其他武器能比得上。有人指出4亿年前的奥陶纪大灭绝,就是因为伽马射线暴袭击地球。当时地球75%的生物都被消灭,70%的大气被破坏。以走到寿命尽头的红超巨星参宿四为例,假如参宿四爆发,其产生的伽马射线暴将在700年后到达地球。所幸的是,科学家指出,伽马射线暴对50光年外距离的星球无法产生实质性影响,所以人类也不用太担心。
红矮星是表面温度最低、预期寿命最长的主序星白矮星(white
dwarf)是一种低光度、高密度、高温度的恒星黑矮星
(black
dwarf)
是类似太阳大小的白矮星继续演变的产物,其表面温度下降,停止发光发热。棕矮星(brown
dwarf)质量约为5至90个木星之间。与一般恒星不同,棕矮星由质量不足,其核心并不会融合氢原子来发光发热黄矮星,是主序恒星的一种,其质量为太阳的10到14倍,光谱分类多为g型。
主序星是指邻近太阳和银河星团的恒星,绝大多数都分布在赫罗图上从左上角到右下角的狭窄带内,形成一个明显的序列,这个序列叫主星序,位于主星序的恒星称为主序星。主星序上边为巨星和超巨星,左下边是白矮星。由于主序星的光度比巨星和亚巨星小,所以又叫矮星(是一种光度较弱的恒星)。现在常把光谱型为o、b、a的矮星称为蓝矮星,光谱型为f、g的矮星称为黄矮星[太阳是一颗黄矮星],
光谱型为k的矮星称为红矮星。但现在一般称的“白矮星”,以及在理论上估计的天体“黑矮星”,都不属于矮星范围。
太阳在主序星阶段是典型的g型黄矮星。太阳的演化路径大致是主序星→红巨星→白矮星→黑矮星。
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