分享

它轰然离去,留下一片云彩——悲壮而美丽的超新星

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

从某种意义上说,恒星就像人一样:它们出生,活着最后死去。恒星的“生存”依赖于其中心区域的轻元素聚变成重元素。

这样的“燃烧”产生的压力让恒星承受住了它外层压向星核的巨大引力 。不过,可供恒星聚变的元素是有限的,当它们枯竭之时恒星就“死了”:这时的恒星性质迅速而剧烈地改变,一个新的天体就此诞生。星际死亡中最惨烈(也最壮观)者当属超新星了。

               

超新星生活史

无论质量大小,所有恒星都靠将氢原子核聚变成氦原子核来度过它一生的大部分时间:我们称这个阶段为主序。当恒星内部的氢被完全转化成了氦时,恒星将开始“燃烧”氦并生成碳。然而,星核中的氦也同样会被耗尽,因此,恒星必须有足够高的温度聚变出越来越重的新元素,才能在轻元素逐个耗尽时继续存活下去。这种“生活方式”对那些质量比5个太阳更大的恒星来说轻而易举:起初它们燃烧氢,然后是氦,再到碳、氧、硅,以此类推。

               

随着恒星逐渐老去,它们开始试着聚变出铁。铁有个特别之处:它是元素周期表中聚合时不会释放能量的最轻的元素。这就好比,如果你试图将铁聚合在一起,你并不能得到额外的能量。相反,你现在有的比开始时更少了!这意味着铁的聚合不但不能产生额外的压力去支撑老年恒星日渐扩张的外层,反而会从星核中抽走热能。这样下去,再没有什么力量可以对抗恒星外层持续的引力了。

               

这样的后果就是:坍缩!由于内核中铁聚变无法产生足够的向外扩张的压力,恒星的外层将向中心坠落而去。这个过程也叫做“爆聚”。这种由外向内推进的 “爆炸”发生得很快,只需大约15秒就完成了。坍缩的过程中,处于恒星外部的原子核因受压彼此紧紧挨在一起,这样的“亲密接触”使得比铁更重的元素形成了。

接下来会发生什么取决于恒星的质量。质量相当于大约5到8个太阳的恒星在爆聚中形成中子星:它们中心区域的原子核被压得结结实实,组成了一个致密的中子内核。

               

恒星外层物质触核反弹,引起灾难性的大爆炸:这就是超新星的可见部分了。质量比10个太阳加起来更大的恒星们则有着截然不同的命运。这些恒星的外层剧烈坍缩如天崩地裂,坠落物质带来的压力大到即便是中子星处于其中都自身难保。实际上,没有什么作用力强大到可以与这样的坍缩抗衡:于是这一类超新星创造出了黑洞,也就是一片的极小极致密的时空区域,连光都逃不出它的魔爪。不过这种情况下的大爆炸具体是如何发生的还需要进一步研究。如果你想要观测到超新星,耐心巡视搜索天空中未曾出现过的明亮物体是发现它们的好办法。即使是由单一恒星形成的超新星,它在达到最高光度的时候也很可能比一整个星系还要亮。

               

宇宙中的轮回

超新星是巨大宇宙循环体系的基础。人们相信,宇宙中几乎所有比氢和氦重的元素都是产生于活着的恒星中心,或者产生于标志着更大恒星死亡的超新星爆发了。超新星将新合成的物质抛撒向它周围的星际空间;这些物质作为原料将孕育出新一代不计其数的恒星, 

让新一轮循环开启。我们认为太阳上的重元素就是这么来的。同理,地球上所有(包括人体内!)的重元素也一定是这么来的,因为太阳系的行星都形成于环绕在原太阳周围吸积盘的残余物质。归根到底,我们都是星尘呀!

       

       

蟹状星云,超新星的遗迹。

这张拼接而成的照片是由NASA 哈勃太空望远镜拍摄的蟹状星云有史以来最大的照片之一。蟹状星云是一个宽6光年的超新星爆发遗迹。日本,中国的天文学家以及美洲原住民早在1000年前的1054年就记录下了这个惊世奇观。

               

SNR 0509-67.5,超新星的遗迹。

照片来自NASA哈勃太空望远镜。这是一团静静漂浮在太空深处的优美气体球。它无瑕的外壳,亦或是泡泡,是受到超新星爆发冲击波而被冲开的气体。

这个泡泡叫做 SNR 0509-67.5 (简称SNR 0509),是大麦哲伦云(LMC,一个距离地球大约16万光年的小星系)内部一次猛烈的星体爆炸留下的可见遗迹。

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组- A八哥

审核:天文志愿文章组-及海

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:http://curious.astro./the-universe/supernovae

本文由天文志愿文章组- A八哥翻译自的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多