本文目录一览:
- 1、超新星爆发——大如月亮的星星
- 2、超新星爆发的原理究竟是什么呢?
- 3、震撼!红超巨星走向超新星爆发的全过程,太阳未来的命运会如何?
- 4、超新星爆发是什么?
- 5、恒星爆炸后会变成什么星球
- 6、超新星的爆发
- 7、什么是超新星?超新星爆发有多强?
- 8、超新星的爆发是怎样产生的?
- 9、宇宙中最强的能量是什么,它的威力有多大?
- 10、超新星具有怎样的爆发机制,它与暗能量和宇宙膨胀有什么关联?
超新星爆发——大如月亮的星星
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月光明媚的夜晚,我们会看到很多星星,但是即便有些星星很明亮也不会像月亮一样可以照亮黑暗的夜空,然而我们在地球上确确实实曾经看到过一些及其明亮的星星。在公元1006年,宋朝时期,就曾经有过一次诡异的天象,这在当时朝廷负责天象观测的“天文台”给记录下来了,“ 景德三年四月戊寅,周伯星见,出氐南,骑官西一度,状如半月,有芒角,煌煌然可以鉴物,历库楼东 ”,也就是说当时天空出现了一颗及其明亮的星星,大小如同月亮,而且好像比月亮还要明亮,甚至可以在晚上当做灯泡照亮东西。
这就是 历史 上一次著名的超新星爆发事件,其中一种超新星爆发是恒星演化末期的一个短暂发展历程,恒星寿命即将终结时,此时的恒星内核坍缩导致外层剧烈爆炸,大部分物质被以极高的速度抛出并且释放出巨大能量;另一种是致密的白矮星由于某种原因(通常是吸积或者与周围星体碰撞),导致其质量增加,内核发生更高层次的核聚变而失控,从而发生超新星爆发事件。
超新星爆发是一个极其宏伟的场面,往往一个超新星爆发可以照亮它所在的整个星系,它持续几个小时到几个月不等,然而根据科学家推测,就在这么短的时间里所发出的能量是太阳一生发出能量的总和之多,所以超新星爆发的亮度是很高的。
著名的蟹状星云就是SN1054超新星爆发后留下的痕迹,也被称作超新星遗迹,这次的超新星爆发也是被宋朝天文学家记录下来了,可以说中国古代有关天象的记录实在是留下来好多宝贵材料,人类史上的第一次超新星爆发也是中国东汉时期文献记录的。大概是古代的人们晚上没事可做,对天有着独特的敬畏和崇拜,所以都喜欢夜观天象,而且各个朝代还都设立了司天监一类的官职,大概是希望从天象观测中能够获得一些真理和指引吧。
根据世界各地 历史 记载,超新星爆发频次并不高,特别是在地球上能够肉眼观测的更是稀少,每隔几个世纪才有一次,最近的一次就是1604年的开普勒超新星爆发,它也是距今最近的一次肉眼可见的超新星爆发事件。这样算来,地球上的夜空已经四百多年没有出现极其明亮的星星了(肉眼可见的),不知有生之年能否亲眼见证一次超新星爆发。
超新星爆发的原理究竟是什么呢?
不清楚
不清楚
不清楚
超新星爆发的原理究竟是什么呢?由于超新星爆炸在太空中散落的重元素,我们的星球进化出了碳基分子生命,包括我们。然而,我们不希望今天有任何附近的恒星变成超新星,那种能量会吹走地球的大气层并摧毁地球上的一切。幸运的是,超新星是相对罕见的。据报道,只有颗是肉眼直接可见的,并在很远的地方有记录。最后一次银河系超新星爆炸是在1604年观察到的,安全距离约为20,000光年。
研究人员认为,一颗恒星必须至少是太阳质量的倍才能成为超新星。更大的质量意味着更密集的核心,更强烈的核聚变,更多的核能意味着更高的温度和压力,而恒星达到的力量平衡的规模远远大于太阳。这样的大质量恒星有数百万年的预期寿命。(由于太阳是一颗中低质量的恒星,不足以演化成一颗超新星,所以下面只讨论更大质量的恒星的演化)。超新星是一颗大质量恒星在其演化接近尾声时经历的一次剧烈爆炸,是恒星的 "暴力死亡 "事件。
超新星的爆炸机制可以分为两种情况。首先,当核聚变停止,老化的大质量恒星不能再通过热核反应产生能量时,该恒星在重力作用下坍缩成中子星(或黑洞)。引力塌缩释放的能量加热并消散了恒星的外层。白矮星可能从它的伴星上拾取并积累了物质(通过吸积),以提高其核心温度,足以点燃碳并导致失控的核聚变。最终,当核聚变的能量耗尽时,恒星就会坍塌并自我毁灭。
这些晚期的大质量恒星不再有足够的热核能量来平衡其中心的重力,导致恒星向中心坍缩,造成外层加热并猛烈爆炸,产生超新星。其结果是:恒星瓦解成一个不断膨胀的气体和尘埃混合物,分散到星际物质中,结束了恒星的进化历史。外层瓦解成一个膨胀的星云,中心的残余物坍缩成一个密集的物体,通常是一个快速旋转的中子星,密度约为每立方毫米10万吨。OMG!!!
震撼!红超巨星走向超新星爆发的全过程,太阳未来的命运会如何?
2020年的夏天,位于夏威夷毛伊岛,哈雷阿卡拉火山的泛星计划望远镜,突然探测到大量的辐射,这些辐射的发射源,来自距离地球大约1.2亿光年的 NGC5731星系。一颗即将走完生命进程的红超巨星,正在猛烈的喷射气体,几个月之后,2020年的秋天,一颗超新星照亮了天空,科学家们将其命名为超新星2020TLF。
这是有史以来,天文学家们第一次实时见证,红超巨星走向超新星爆发的全过程。
说到超新星,如果光看名字,大家可能会觉得超新星是一种星体,其实呢,它只是恒星在演化接近末期时,所经历的一种剧烈爆炸,亮度非常耀眼,咱们一会儿详细说。而红超巨星的前身就是恒星。
可能有朋友会担心,我们太阳系这颗大恒星太阳,会爆炸成为超新星吗?太阳未来的命运又会如何呢?到时候我们这个美丽的家园地球是不是也会被牵动?
爱好天文的朋友,说不定还会担心离我们很近的参宿四。因为参宿四也曾出现过异动,难道他也要超新星爆发了吗?今天啊,我们就来和大家聊聊这些问题。
我们先从恒星的诞生开始说起,所有的恒星都会在一个巨大的星云之中诞生,星云有多大呢?典型的星云直径大约是100光年,其中包含的质量,大约是太阳质量的600万倍。当这个星云由于各种原因发生碎裂之后,它就会分裂成越来越小的碎片。大量的低温气团,因为自身重力开始收缩,密度升高,重力势能就转化成为了热能,从而释放出大量的热量,于是最后的碎片,凝聚成为超热的气体--旋转球,这叫原恒星。
如果要是按照人的一生来计算,恒星大概就是处于初期,就如同婴儿刚刚降生一样。之后呢,这个恒星婴儿就进入了成长阶段,它在星云中继续吸引和积累星际气体和星辰。一般来说,和太阳同等质量的恒星,这个成长过程大约要花上10万年左右。之后原恒星就会根据他的最终质量,演化成为不同的星体。
质量特别小的原恒星,像是质量少于0.08个太阳质量的,就会变成棕矮星。棕矮星呢,挺尴尬的,因为它太大了,我们不能称之为行星,但是又太小了,我们就不能称其为恒星,它发出的光也是比较暗淡的,他们在数亿年的时间中逐渐的冷却,然后就慢慢的消失在了可见光当中。
然而质量比较大的那一些,比如在八个太阳质量之内的那些原恒星,就将变成低质量恒星,质量更大的,就会成为大质量恒星,而这两者的未来发展也会大不相同。
这个阶段恒星处于稳定时期,同样放在人的一生中,那就相当于是青春期过程中,也被称为主序星。通常来说,一颗恒星将会在主序阶段度过他的大部分生命。
在恒星的整个生命中,支撑它的能量就是氢。质量越大的恒星,氢消耗的速度也就越快,所以呢,生命也就越短。按照现在科学界的推算,太阳这样的恒星大约有100亿年的生命,现在估计太阳大约有45亿年了,所以应该说太阳是正处在壮年期吧。
那么如果再过50亿年,太阳会变成什么样呢?
按照现有的理论来推演的话,太阳的颜色会由现在的黄白色变得越来越红,而体积呢,也会越来越大,最后直径可以达到现在的256倍,变成一颗红巨星。到时候近日行星,包括水星、金星、地球都会被太阳一口吞下,不过地球上的人类,恐怕无法看到这一天了,因为科学家们预计,从现在开始,大约过30亿年之后,地球的表面将会变得如同金星一样高热,再过几十亿年之后,地球的空气都会向外太空不断逸散,最后变成一颗焦黑的行星。
也就是说,等不到地球被太阳吞掉,人类就已经无法在地球上生存了。也就是这样,现在才有那么多人一直喊着星际移民。
我们再回到太阳这儿,当太阳变成了红巨星之后,在最终耗尽了所有的燃料之后,星体就会不断地向内塌缩,最后变成一颗白矮星。白矮星的密度非常非常大,一颗与太阳一样中的白矮星,它的半径大约只有太阳的1%。再形象一点说,一勺白矮星物质,它的质量大约有5.5吨重,比一头最重的亚洲象还要重。
那之后呢,在太阳系这样的单恒星系中,变成白矮星的恒星,最终的命运就是耗尽了所有的能量。之后,身体会变得冰冷而又黑暗,成为黑矮星。但是宇宙中的星系,大多是菱星星系,就是说有两颗或者是更多颗的行星,相互环绕的这么一种星系,比如天狼星的双星系统。
如果说在这样的星系当中,其中一颗主恒星变成了白矮星,那么它就会吸收伴星的能量,吸收过来的能量会变成气体,被拉到白矮星周围的一个大圆盘上,随后这些气体就会围着白矮星进行旋转,旋转过后,这种气体也会慢慢发热,随后,将会落到白矮星之上。
如果说这颗白矮星的质量变得越来越大的话,就有可能达到它的质量极限了,也叫钱德拉塞卡极限,这个极限大概是太阳质量的1.4倍,超过这个质量极限之后,白矮星就会进一步塌缩,会变成密度更大的中子星,这个过程就是惊天动地的了,为什么呢?
因为白矮星会发生超新星爆炸,放出大量的电磁辐射,发出耀眼的光芒,这个光的明亮程度,甚至超过整个大星系的亮度,这个过程可能会持续几周到几个月,甚至几年才会逐渐的衰减。那么这个过程到底释放了多少能量呢?
科学家们认为,一颗超新星所释放的辐射能量,和太阳在其一生中的辐射能量总和相当,而超新星的爆炸也有很多,像我们刚才说的,白矮星因为质量超过了界限,所发生的爆炸被称为IA型超新星,它有什么特别之处吗?
因为它们都是白矮星在同一个质量点爆炸的,因此呢,爆炸的威力和光度基本一致,也就相当于是一个衡量标准了,相当于是一颗准星,天文学家们把他们叫做标准烛光。
然而每一颗白矮星释放的能量和光度也不同,如果和准星进行比较,那么科学家们就可以测量出宇宙天体的距离了,也就是说通过测量不同星系中的IA型超新星,就能知道这个星系离我们有多远。
超新星爆发除了白矮星带来的这种形式,还有另一种就是我们刚介绍的,由红超巨星直接爆炸而成。刚刚我们说到,恒星在进入老年期之后就会变成红巨星,而如果恒星是质量很大的大质量恒星,它就会变成红超巨星,质量再大的就叫红特超巨星。
红超巨星和红特超巨星带来的超新星爆炸,可以说更可怕,因为这不仅会产生中子星,甚至还会炸出黑洞。
先来说中子星,它可以说是非常神秘的星体,密度超级超级大,它的内部已经没有什么电子原子核了,因为压力超大,不仅原子的外壳被压迫了,而且连原子核都能被压迫,质子和中子都被挤出来了,质子碰到垫子又结合成中子,就这样整个星体当中就只剩下中子。中子星的密度是每立方厘米十亿吨,我们可以打个比方,就好像是把喜马拉雅山压成了一块方糖那么小。
中子星的旋转速度非常快,两个磁极放射极强的辐射,辐射所到之处几乎没有生命能够存活,由于有的中子星,磁轴和自转轴不是重合的,所以磁场旋转的时候所产生的无线电波等各种辐射,就可能会以一明一灭的方式传到地球这,就好像是灯塔一样,一闪一闪的,这也被称为脉冲星。
大家注意一下,不是所有的中子星都是脉冲星,有的中子星是没有脉冲的,同样,也不是所有的脉冲星都是中子星,因为有的白矮星也会这样一闪一闪的。据说脉冲星刚刚被发现的时候,人类还以为这是外星人传来的信号,后来大家发现是我们想多了。
如果中子星继续吸收,质量不断塌缩的话,就会超过奥本海默极限,然后,就会产生黑洞。而如果进行超新星爆炸的红超巨星的质量,超过太阳质量的20倍的话,那么它爆炸之后也极有可能直接产生黑洞。
很多朋友知道,黑洞像是宇宙中存在的一种怪兽,它周围的时空极度扭曲,而且拥有极端强大的引力,以至于所有的粒子,甚至光这样的电磁辐射都不能逃走。一份最新发表在天体物理学期刊的论文显示说,根据研究模型的推算,我们这个可见宇宙中,有大约四千亿个黑洞,也就是四乘以十的19次方这么多。
等到黑洞一旦形成了,他就可以通过吸收周边的物质来继续生长。科学家们发现,黑洞的质量基本上是处于两个极端,一类是恒星质量级别的黑洞,这类黑洞的质量大约是太阳的十到24倍,另一类是超级黑洞,各个星系的中心都盘踞着一个这样的超级黑洞,质量可以达到太阳的数百万倍直到数十亿倍。
超级黑洞的形成原因,目前还是个谜,不过有天文学家发现了黑洞的合并行为,因为他们推测,黑洞有可能是通过吸收其他的恒星,或者是其他的黑洞合并的方式,而形成超级黑洞。
不过说实话,如果每个星系中心的黑洞,都是这样形成的,那这整个过程该有多漫长呢?
那么在我们这个银河系当中,有没有会发生超新星爆炸的候选者呢?有!那就是位于猎户座肩部的参宿四。参宿四是一颗明显的红色亮星,也是在夜空中最容易认出的恒星之一,它距离地球有640光年那么远,质量是太阳的12倍,半径约是太阳的900倍,体积呢?约是太阳的7亿倍。
如果把参宿四搬到太阳的位置上,它是可以将木星吞噬的。然而参宿四很年轻,只存在了一千万年左右,但是大家还记得我们之前说的吗?恒星的体积越大,寿命也就越短,对吧?所以呢,参宿四早就燃烧完核心里面的氢了,现在他已经进入了变成超新星的第一步,也就是变成红超巨星。
而2019年底到2020年初,参宿四的明亮度还一度降到了 历史 最低点。当时有人觉得,这很有可能是参宿四要超新星爆炸的前奏,于是当时不少人因此陷入了恐慌,为什么呢?
刚刚咱们说了,超新星爆炸所释放出来的辐射能量非常非常强,它形成的中子星也好,黑洞也好,都会释放出超强的辐射。如果说这次爆发离地球很近的话,那么就很有可能会破坏地球的大气层。
天体物理学研究团队指出说,在3亿5900万年前,也就是在泥盆纪末期,地球遭遇了最大规模之一的物种灭绝事件,而这次事件很有可能,就是太阳系外的超新星爆发所造成的。如果参宿四发生超新星爆炸的话,会不会给人类带来再一次的生物灭绝呢?
就在大家的各种猜测、疑惑研究当中,2020年4月,参宿四突然恢复了原来的亮度,大家更奇怪了,在他身上到底发生了什么呢?后来,一份发表在自然杂志上的论文揭开了参宿思的变暗之谜。
研究团队认为,参宿四在这次大幅度变暗之前的某一个时刻,这颗恒星在向外脉动的时候,喷出了一个巨大的气泡,这个气泡离他很远。不久之后,参宿四表面的一块区域就冷却下来了,温度也降下来了,甚至足以让气体中的重元素凝结成为固体尘埃,也正是这些尘埃的形成,导致参宿四看起来像是变暗了,原来是虚惊一场。
不过呢,参宿四已经注定是会进行超新星爆炸的,关键是在什么时候,这就得看他的核心目前是在燃烧什么物质了,是氦还是碳还是硅呢?因为,当它核心的可聚变材料耗尽了,只剩下了铁、镍和钴的时候,参宿四才会爆炸。
一个研究小组通过恒星演化、流体力学和数学建模分析了参宿四,得出了一个结论,他们认为参宿四正处于燃烧氦的阶段儿,这么说来,参宿四至少还可以存在个100万年。
而且即便参宿四真的爆发了,大家也不用担心,因为参宿四的自转轴与太阳系方向依然有30多度的差异。而这就意味着磁极发射的超强射线是不会射向地球的,所以呢,担心参宿四引发生物大灭绝的朋友可以安心下来了。好了,今天的故事就到这里,喜欢的朋友点个关注,我们下期见。
超新星爆发是什么?
宇宙线的起源通常指宇宙线中的主要成分──各种原子核的发射和加速过程。宇宙线在空间中的运动和分布,属于宇宙线的传播问题。宇宙线的起源和传播问题是彼此密切相关的:加速和传播阶段不能截然划分开,相当一部分初级宇宙线原子核产生于传播过程中。
宇宙线的起源和传播是高能天体物理学中一个重要的问题。宇宙线是各种天体演化过程中的产物,特别是各种高能天体物理过程的产物,携带着这些过程的丰富信息。但是,宇宙线起源和传播的研究有许多困难:首先,由于宇宙线带电粒子在星际空间传播过程中受到磁场的偏转,人们无法直接探知它们在空间的分布,只能由宇宙线在运动和作用过程中发射出的射电波、X射线和γ射线间接地推断它们的存在。宇宙线在传播过程中,还同星际物质作用,不断改变其能量和组成,观测到的初级宇宙线成分和能谱,是由原始起源与传播过程共同决定的。
从地球附近的初级宇宙线推断产生原始宇宙线的情况,必须考虑宇宙线在传播过程中同星际物质的作用以及地球和太阳系磁场的调制、由射电波、X射线和γ射线观测推断银河系内宇宙线粒子的分布,也必须了解星际介质的分布情况;但是人们对于太阳系磁场和一些重要的星际介质(如星际氢分子)的认识还刚刚开始。此外,随着初级宇宙线观测的进展,现有核物理和高能物理知识(如原子核反应截面、长寿命放射性核素的衰变寿命和分支比)的不足,已越来越成为限制人们了解原始宇宙线的重要原因。
射线的存在完全是由宇宙线在运动的作用过程中的射电波来推断的
现在普遍认为宇宙线高能粒子应起源于各种高能天体或天体高能过程。太阳和其他恒星表面的高能活动、超新星爆发、脉冲星、类星体和活动星系等,都可能是宇宙线源。目前人们普遍认为大多数宇宙线粒子起源于银河系内。太阳耀斑爆发等高能过程伴随着粒子的发射,但这种太阳活动只能产生太阳系空间宇宙线粒子的一小部分,而且太阳粒子平均能量仅数十兆电子伏,大部分宇宙线应来自太阳系之外。银河系普通恒星的粒子发射只能产生银河系内宇宙线粒子中微不足道的部分,大部分宇宙线应产生于比普通恒星活动更剧烈的过程。
超新星爆发是银河系内最猛烈的高能现象。银河系超新星爆发的平均能量输出可以满足维持银河宇宙线能量密度的需要。超新星遗迹中存在着大量的高能电子,应当是宇宙线高能电子的发源地。人们普遍设想超新星爆发及其遗迹也应当发射高能原子核,成为宇宙射线的主要来源。宇宙线中氢和氦核的相对丰度较太阳系或银河系平均丰度小,表明宇宙线原子核可能来自恒星演化过程的晚期。宇宙线中重元素(例如Z>60)较多,它们可能是超新星爆发条件下快速中子俘获过程(γ过程)的产物。宇宙线中一些元素的丰中子同位素较多,也表明宇宙线可能起源于超新星爆发形成的丰中子环境中。但是,迄今并无直接的证据说明超新星及其遗迹发射高能原子核。超新星爆发所释放的能量如何转化为粒子的动能,以及从很多超新星这样的分立源如何能形成宇宙线粒子的幂律能谱,都是超新星起源模型所面临的难题。对于初级宇宙线元素丰度的新近测量结果的分析表明,原始宇宙线重元素的相对丰度分布接近于太阳系的分布,与γ过程预期的分布差别甚大,也同超新星起源模型不一致。
星云的碰撞与爆炸令宇宙产生大量射线
E.费密曾于1949年提出宇宙线在星际介质中统计加速的机制:带电粒子在同随机运动的磁场不断地碰撞中得到加速。费密加速机制可以解释宇宙线的幂律能谱。但是,费密机制要求粒子另有初始加速过程,要求有足够的能量供给星际介质中磁场的运动;同时费密机制不利于加速重原子核,难以解释观测到的宇宙线丰度分布。近来的X射线观测发现,超新星遗迹中至少在104年内存在着强烈的激波。理论分析表明,星际介质中的激波可以有效地加速宇宙线粒子,而且可以产生幂律能谱。由超新星爆发等高能活动引起的较强烈的激波在星际空间高温稀薄气体中可能传播足够长的路程,使激波加速机制可能有效地加速宇宙线粒子。但是,近来发现原始宇宙线元素丰度分布与原子第一电离能密切相关:第一电离能愈低的元素,原始宇宙线丰度与太阳丰度之比愈大。所以,宇宙线起源和加速区域的温度不能太高(
今天来讲讲超新星是什么
超新星是什么?
超新星的出现是源于老年恒星内部的一次大爆发,人们将这种爆发称为超新星爆发。这次爆发让老年恒星抛射掉自己大部分的质量,同时释放出巨大的能量。在很短的时间内,恒星的光度有可能将增加几十万倍。正是因为超新星的爆发使恒星的光度增大,所以人们便会看到原本看不到的恒星。当爆发结束后,恒星的光又黯淡下去,人们就又看不到这颗恒星了。这就是为什么超新星在出现一段时间后又突然消失的原因。
对于超新星爆发的原因的探索,人们还处于猜测、设想的阶段。目前比较流行的观点认为,超新星爆发可能是由恒星内层向中心“坍缩”时极其迅速地释放出来的引力势能引起的。因为恒星在燃烧过程中,随着能量的耗尽,它的外壳会向外膨胀,而它的核却受反作用力的影响开始收缩,恒星的核在巨大的压力和由此产生的高温下发生一系列的物理变化,从而产生巨大的爆炸。
超新星,听名字应该是一个刚刚诞生的恒星吧?其实恰恰相反,超新星是某些超大质量恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。但是超新星的爆发并不意味着终结,因为他喷发出来的星际云物质,也许几十亿年后,又会凝聚成一颗新的恒星。
恒星爆炸后会变成什么星球
质量小的恒星,大于0.5倍太阳质量小于1、4倍太阳质量,炸去外壳变成白矮星;质量大一些1、4倍到3、2倍,超新星爆发,成为中子星;大于3、2倍太阳质量,超超新星爆发,成为黑洞。
超新星爆炸是一种天文现象,在1987年,天文学家在名为大麦哲伦云矮星系附近发现超新星爆炸,在其爆炸之后没有留下任何痕迹。 SN 1987A是一颗在最近300年里记录到的最接近我们的超新星,即使借助于"哈勃"太空望远镜也没有发现黑洞或超密实中子星,按现代理论在超新星爆炸后应该出现黑洞。
巨大质量恒星的内部温度远高于表面,最大的超巨星核心温度超过10亿兆。对于一颗稳定的恒星,核心温度的理论上限为60亿K。超过这个温度,恒星内部物质发射出的光子能量将高达到可以在互相碰撞时转化成正负电子对,这样的反应会让恒星失去稳定,最终在一场巨大的爆炸中毁灭。
超新星的爆发
超新星:英文名为supernova,也称:nova。
理论而言,质量介于太阳的8~25倍之间的恒星会在一场超新星爆炸中结束自己的生命。当这颗恒星耗尽所有可用的燃料,它就会突然失去一直支撑自身重量的压力,它的核心坍缩成为一颗中子星——一颗毫无生气的超致密残骸,外侧的气体包层则会以5%的光速抛射出去
当恒星爆发时的绝对光度超过太阳光度的100亿倍、中心温度可达100亿摄氏度,新星爆发时光度的10万倍时,就被天文学家称为超新星爆发了。
一颗超新星在爆发时输出的能量可高达(10)^43焦,这几乎相当于我们的太阳在它长达100亿年的主序星阶段输出能量的总和。超新星爆发时,抛射物质的速度可达10000千米/秒,光度最大时超新星的直径可大到相当于太阳系的直径。1970年观测到的一颗超新星,在爆发后的30天中直径以5000千米/秒的速度膨胀,最大时达到3倍太阳系直径。在这之后直径又开始收缩。
根据现在的认识,超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星,如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星,由于质量的巨大,在它们演化的后期,星核和星壳彻底分离的时候,往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。现已证明,1572年和1604年的新星都属于超新星。在银河系和许多河外星系中都已经观测到了超新星,总数达到数百颗。可是在历史上,人们用肉眼直接观测到并记录下来的超新星,却只有6颗。
[编辑本段]超新星的由来
超新星恒星中心开始冷却,它没有足够的热量平衡中心引力,结构上的失衡就使整个星体向中心坍缩,造成外部冷却而红色的层面变热,如果恒星足够大,这些层面就会发生剧烈的爆炸,产生超新星。大质量恒星爆炸时光度可突增到太阳光度的上百亿倍,相当于整个银河系的总光度。 恒星爆发的结果:(1)恒星解体为一团向四周膨胀扩散的气体和尘埃的混合物,最后弥散为星际物质,结束恒星的演化史。(2)外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留下部分物质坍缩为一颗高密度天体,从而进入恒星演化的晚期和终了阶段。 中国古代天文学家观测到的1054年爆发的超新星的遗迹。在一个星系中,超新星是罕见的天象,但在星系世界内,每年却都能观测到几十颗。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超新星,这是自1604年以来第一颗用肉眼能看到的超新星,这颗超新星被命名为“1987A”
时间 方位 视亮度 观测、记录者
185 半人马座 比金星亮 中国人
369 仙后座 比木星亮 中国人
1006 豺狼座 比金星亮 中国、日本、朝鲜、阿拉伯人
1054 金牛座 比金星亮 中国、日本、阿拉伯、印度人
1572 仙后座 与金星相同 布拉赫等
1604 蛇夫座 介于天狼星和木星之间 中国人和开普勒、伽利略等
出现超新星爆发这样的宇宙级“暴力事件”概率有多大呢?虽然在每个星系中这一概率是很小的,但由于现在能观测到很多河外星系,所以在每年中都能观测到相当多的河外超新星事件。可是,从1604年以来,在我们银河系中还没有再次观测到超新星。这可能是因为宇宙尘埃的存在遮挡住了出现在银河系的某个角落中的超新星的光芒。
[编辑本段]超新星的分类
天文学家把超新星按它们光谱上的不同元素的吸收线来分成数个类型:
● I型:没有氢吸收线
● Ia型:没有氢、氦吸收线,有硅吸收线
● Ib型:没有氢吸收线,有氦吸收线
● Ic型:没有氢、氦、硅吸收线
● II型:有氢吸收线
超新星分类法(Supernova taxonomy)
类型 特征
I型超新星
Ia超新星 缺乏氢和氦,光谱的峰值中以游离硅的615.0纳米波长的光最为明显。
Ib超新星 未游离的氦原子(He I)的587.6纳米,和没有强烈的硅615纳米吸收谱线。
Ic超新星 没有或微弱的氦线,和没有强烈的硅615纳米吸收谱线。
II型超新星
II-P超新星 在光度曲线上有一个"高原区"。
II-L超新星 光度曲线(星等对时间的改变,或光度对时间呈指数变化)呈"线性"的衰减。
如果一颗超新星的光谱不包含氢的吸收线,那它就会被归入I型,不然就是II型。一个类型可根据其他元素的吸收线再细分。天文家认为这些观测差别代表这些超新星不同的来源。他们对II型的来源理论满肯定,但是虽然天文有一些意见解释I型超新星发生的方法,这些意见比较不肯定。
Ia型的超新星没有氦,但有硅。它们都是源于到达或接近钱德拉塞卡极限的白矮星的爆发。一个可能性是那白矮星是处于一个密近双星系统中,它不断地从它的巨型伴星吸收物质,直至它的质量到达钱德拉塞卡极限。那时候电子简并压力再不足以抵销星体本身的引力,结果是白矮星会塌缩成中子星或黑洞,塌缩的过程可以把剩下的碳原子和氧原子融合。而最后核融合反应所产生冲击波就把那星体炸成粉碎。这与新星产生的机制很相似,只是该白矮星未达钱德拉塞卡极限,不会塌缩,能量是来自积聚在其表面上的氢或氦的融合反应。
亮度的突然增加是由爆发中释放的能量所提供的,爆发以后亮度不会即时消失,而是会在一段长时间中慢慢地下降,那是因为放射性钴衰变成铁而放出能量。
Ib超新星有氦的吸收线,而Ic超新星则没有氦和硅的吸收线,天文学家对它们产生的机制还是不太清楚。一般相信这些星都是正在结束它们的生命(如II型),但它们可能在之前(巨星阶段)已经失去了氢(Ic则连氦也失去了),所以它们的光谱中没有氢的吸收线。Ib超新星可能是沃尔夫-拉叶型恒星塌缩的结果。
如果一颗恒星的质量很大,它本身的引力就可以把硅融合成铁。因为铁原子的结合能已经是所有元素中最高的,把铁融合是不会释放能量,相反的能量反而会被消耗。当铁核心的质量到达钱德拉塞卡极限,它就会即时衰变成中子并塌缩,释放出大量携带着能量的中微子。中微子将爆发的一部份能量传到恒星的外层。当铁核心塌缩时候所产生的冲击波在数个小时后抵达恒星的表面时,亮度就会增加,这就是II型超新星爆发。而视乎核心的质量,它会成为中子星或黑洞。
II型超新星也有一些小变型如II-P型和II-L型,但这些只是描述了光度曲线图的不同(II-P的曲线图有暂时性的平坦地区,II-L则无),爆发的基本原理没有太大差别。
还有一类被称为“超超新星”的理论爆发现象。超超新星指一些质量极大恒星的核心直接塌缩成黑洞并产生了两股能量极大、近光速的喷流,发出强烈的伽傌射线。这有可能是导致伽玛射线暴的原因。
I型超新星一般都比II型超新星亮。
(下图)在一个大质量、演变的恒星(a)元素成洋葱的壳层状进行融合,形成铁芯(b) 并且达到钱德拉塞卡质量和开始塌缩。核心的内部被压缩形成中子(c),造成崩落的物质反弹(d)和形成向外传播的冲击波(红色)。冲积波开始失去作用(e),但是中微子的加入使交互作用恢复活力。周围的物质被驱散(f),留下的只有被简并的残骸。
[编辑本段]观测及其意义
除了在可见光区观测到的超新星遗迹外,通过专门用来观测来自太空的X射线的人造卫星“爱因斯坦天文台”,人类发现了不少天上的X射线源,其中有30个以上是X射线超新星遗迹。1572年出现的隆庆彗星即第古新星,就留下了X射线遗迹。超新星冲击波使得星际介质温度高达几百万开并辐射出强烈的X射线。这是一颗典型的Ⅰ型超新星。
使用射电望远镜可以发现仅由最稀薄气体构成的超新星遗迹。比如,是射电天文学家最先发现了仙后座A这一超新星遗迹,后来在光学波段也发现了它的极暗弱的对应体。
超新星爆发和宇宙线的产生也有一定的关系。星际介质中的粒子运动速度一般都在每秒几十千米范围内,但是也有某些特殊情况——有的粒子运动速度可以接近光速,这就是宇宙线。宇宙线是由一些物质粒子如电子、质子等组成的,在本质上完全不同于电磁波。一般说来,由于地球大气对宇宙线的吸收作用,有探测宇宙线必须到大气层之外。如果搭乘气球上升到50千米的高空,就可以用底片拍摄宇宙线的踪迹。只有极少数能量极高的宇宙线可以到达地球表面。但是,当高能宇宙线与地球大气发生作用时,会引发一种闪光效应,同时产生二级宇宙线,在地球表面探测二级宇宙线是相对容易的。
实验表明,一些能量较低的宇宙线受到太阳活动的影响。比如,太阳活动有一个11年左右的周期,而观测到的低能宇宙线也随着这个周期而有所变化。另外,当太阳活动增强时,会使得地球周围的磁场增强,从而使在地球上观测到的宇宙线活动减弱。相反地,宇宙线流量的最大值往往出现在太阳耀斑等活动最小的时刻。观测也表明,绝大部分宇宙线是来自遥远的宇宙深处的超新星爆发。
因为宇宙线常常会因为星际磁场的作用而改变运动方向,我们很难判断它的辐射源在哪里。但宇宙线在与星际介质发生作用时,会辐射出г射线;而г射线是电磁波,运动方向不再受磁场的影响。美国宇航局曾发射了专门观测宇宙г射线的人造卫星。观测结果表明,宇宙г射线的分布与发现的超新星的分布有很好的相关性。这就在很大程度上支持了宇宙线来自超新星爆发的观点。
超新星事件和新星事件还有一个本质性的区别,即新星的爆发只发生在恒星的表面,而超新星爆发发生在恒星的深层,因此超新星博爱法的规模要大的多。超新星爆发时散落到空间的物质,对新的星际介质乃至新的恒星的形成有着重要的贡献,但这些物质来自死亡恒星的外壳。
[编辑本段]超新星的研究用途
超新星处于许多不同天文学研究分支的交汇处。超新星作为许多种恒星生命的最后归宿,可用于检验当前的恒星演化理论。在爆炸瞬间以及在爆炸后观测到的现象涉及各种物理机制,例如中微子和引力波发射、燃烧传播及爆炸核合成、放射性衰变及激波同星周物质的作用等。而爆炸的遗迹如中子星或黑洞、膨胀气体云起到加热星际介质的作用。
超新星在产生宇宙中的重元素方面扮演着重要角色。大爆炸只产生了氢、氦以及少量的锂。 红巨星阶段的核聚变产生了各种中等质量元素(重于碳但轻于铁)。而重于铁的元素几乎都是在超新星爆炸时合成的,它们以很高的速度被抛向星际空间。此外,超新星还是星系化学演化的主要“代言人”。在早期星系演化中,超新星起了重要的反馈作用。星系物质丢失以及恒星形成等可能与超新星密切相关。
由于非常亮,超新星也被用来确定距离。将距离同超新星母星系的膨胀速度结合起来就可以确定哈勃常数以及宇宙的年龄。在这方面,Ia型超新星已被证明是强有力的距离指示器。最初是通过标准烛光的假定,后来是利用光变曲线形状等参数来标定化峰值光度。作为室女团以外最好的距离指示器,其校准后的峰值光度弥散仅为8%,并且能延伸到V> 30,000 km s-1的距离处。Ia 超新星的哈勃图(更确切地说是星等-红移关系)现在成为研究宇宙膨胀历史的最强有力的工具:其线性部分用于确定哈勃常数;弯曲部分可以研究膨胀的演化,如加速,甚至构成宇宙的不同物质及能量组分。利用Ia超新星可用作“标准烛光”的性质还可研究其母星系的本动。高红移Ia 超新星的光变曲线还可用于检验宇宙膨胀理论。可以预计由于宇宙膨胀而引起的时间膨胀效应将会表现在高红移超新星光变曲线上。 观测数据表明红移z处的Ia 超新星光变曲线宽度为z= 0处的 (1+z) 倍.这为膨胀宇宙理论提供了又一个有力的支持。某些II型超新星也可用于确定距离。II-P型超新星在平台阶段抛射物的膨胀速度与它们的热光度存在相关,这也用来进行距离测定。经上述相关改正后,原来II-P型超新星V波段的~1星等的弥散可降到~0.3 星等的水平,这提供了另一种测独立于SN Ia的测定距离的手段。此外,II型超新星的射电发射也似乎具有可定量的性质,如6cm的光变曲线峰与爆炸后6cm峰出现的时间存在相关,这也可用来进行距离估计。
超新星的命名惯例
当国际天文联合会收到发现超新星的报告后,他们都会为它命名。名字是由发现的年份和一至两个拉丁字母所组成:一年中首先发现的26颗超新星会用从A到Z的大写字母命名,如超新星1987A就是在1987年发现的第一颗超新星;而第二十六以后的则用两个小写字母命名,以aa、ab、ac这样的顺序起始[32]。专业和业余天文学家每年能发现几百颗超新星(2005年367颗,2006年551颗,2007年572颗),例如2005年发现的最后一颗超新星为SN 2005nc,表示它是2005年发现的第367颗超新星[nb 1][33][34]。
历史上的超新星则只需要按所发现的年份命名,如SN 185、SN 1006、SN 1054、SN 1572(第谷超新星)和SN 1604(开普勒超新星)。自1885年起开始使用字母命名,即使在那一年只有一颗超新星被发现(如SN 1885A和1907A等)。表示超新星的前缀SN有时也可以省略。
[编辑本段]发现
由于在一个星系中超新星是很少见的事件,银河系大约每隔50年发生一次,[6]为了得到良好的研究超新星的样本需要定期检测许多星系。
在其他星系的超新星无法准确地预测。通常情况下,当它们被发现时,过程已经开始。[22]对超新星最有科学意义的研究(如作为标准烛光来测量距离)需要观察其峰值亮度。因此,在它们达到峰值之前发现他们非常重要。业余天文学家的数量大大超过了专业天文学家,他们通常通过光学望远镜观察一些较近的星系,并和以前的图片相比较,在寻找超新星方面发挥了重要的作用。
到20世纪末期,天文学家越来越多转向用计算机控制的天文望远镜和CCD来寻找超新星。这种系统在业余天文学家中很流行,同时也有较大的设施,如卡茨曼自动成像望远镜(KAIT)。[23]最近,超新星早期预警系统(SNEWS)项目也已开始使用中微子探测器网络来早期预警银河系中超新星。[24][25]中微子是超新星爆炸时产生的大量的次原子粒子,[26]并且它不被银河系的星际气体和尘埃所吸收。
超新星的搜寻分为两大类:一些侧重于相对较近发生的事件,另一些则寻找更早期的爆炸。由于宇宙的膨胀,一个已知发射光谱的远程对象的距离可以通过测量其多普勒频移(或红移)来估计。平均而言,较远的物体比较近的物体以更大速度减弱,因此具有更高的红移。因此,搜寻分为高红移和低红移,其边界约为z = 0.1–0.3之间[27]——其中z是频谱频移的无量纲量度。
高红移的搜寻通常涉及到对超新星光度曲线的观测,这对于生成哈勃图以及进行宇宙学预测所用的标准或校准烛光很有用。在低红移端超新星的光谱比其在高红移端更有实用价值,并可用于研究超新星周围的物理与环境[28][29] 。低红移也可用于测定近距端的哈勃曲线,这是用来描述可见的星系距离与红移之间的关系曲线[30][31],参见哈勃定律。
[编辑本段]当前的模型
有时候,遥望星空,你可能会惊奇地发现:在某一星区,出现了一颗从来没有见过的明亮星星!然而仅仅过了几个月甚至几天,它又渐渐消失了。
这种“奇特”的星星叫做新星或者超新星。在古代又被称为“客星”,意思是这是一颗“前来作客”的恒星。
新星和超新星是变星中的一个类别。人们看见它们突然出现,曾经一度以为它们是刚刚诞生的恒星,所以取名叫“新星”。其实,它们不但不是新生的星体,相反,而是正走向衰亡的老年恒星。其实,它们就是正在爆发的红巨星。我们曾经不止一次提到,当一颗恒星步入老年,它的中心会向内收缩,而外壳却朝外膨胀,形成一颗红巨星。红巨星是很不稳定的,总有一天它会猛烈地爆发,抛掉身上的外壳,露出藏在中心的白矮星或中子星来。
在大爆炸中,恒星将抛射掉自己大部分的质量,同时释放出巨大的能量。这样,在短短几天内,它的光度有可能将增加几十万倍,这样的星叫“新星”。如果恒星的爆发再猛烈些,它的光度增加甚至能超过1000万倍,这样的恒星叫做“超新星”。
超新星爆发的激烈程度是让人难以置信的。据说它在几天内倾泄的能量,就像一颗青年恒星在几亿年里所辐射的哪样多,以致它看上去就像一整个星系那样明亮!
新星或者超新星的爆发是天体演化的重要环节。它是老年恒星辉煌的葬礼,同时又是新生恒星的推动者。超新星的爆发可能会引发附近星云中无数颗恒星的诞生。另一方面,新星和超新星爆发的灰烬,也是形成别的天体的重要材料。比如说,今天我们地球上的许多物质元素就来自那些早已消失的恒星。
反物质天体是指宇宙中反物质构成的天体。早在1928年,狄拉克就从理论上预言自然界中可能存在一种带正电的电子,它的质量与电子相同,但带正电荷。1932年,安德逊在实验室发现了正电子。1955年,有人在高能质子同步加速器中,用人工方法获得了质量与质子相同,但带的却是负电荷的反质子。
上述这些发现促使人们设想,宇宙中有反粒子就应该有反粒子组成的反原子、反分子这些反粒子可以构成各种反元素,形成反物质。
1978年欧洲一些物理学家在实验室成功地分离并且存储了300个反质子达85小时之久。1979年,美国一些科学家把一个60层楼房高的巨大气球放到35公里的高空,飞行了八小时获得了28个反质子。这些使科学家们相信宇宙中确实有反物质。
粒子和反粒子碰到一起时会转化成电磁辐射,这个过程称为正反粒子的“湮灭效应”。地球上到处有普通物质,如果有反物质,就会产生湮灭,所以地球上很难找到反物质。但是宇宙空间极其辽阔,会不会有由反物质组成的天体呢?美国科学家曾于八十年代在星际空间发现了反物质流,这为宇宙中存在反物质天体提供了直接证据。
超新星爆发是什么?
什么是超新星?超新星爆发有多强?
恒星死亡时发生的爆炸通常称为“超新星爆发”,这是宇宙中破坏力最为强大的天文现象之一,在超新星爆发的一瞬间,通常只有1秒钟 超新星爆发破坏力很强,它会以极快的速度席卷周围的一切,天文学家认为它的强光可以杀死半径50光年内所有的生命,但是远在100光年外的星球,并不会受到直接的影响。
超新星就是一颗没有任何亮度的恒星,突然发光发热,最后会看不见。超新星的爆发力是非常强的,如果超新星爆发了之后,质量会发生很大的改变,超新星在爆发的时候特别容易造成黑洞。
爆发的时候特别强,这种东西的质量特别大,是恒星演变末期的最后一个状态,然后散发出来的光芒特别耀眼。
恒星经过变动产生的一种爆炸。爆炸力很强,可以把一颗恒星炸毁,超新星是人类近几年才发现的东西。
超新星爆发是恒星成长到后期的时候会产生一种极其剧烈的爆炸现象,这种大爆炸不仅会释放非常明亮的光线,而且会释放巨大的宇宙射线,比如伽马射线,伽马射线虽然对地球可能不会产生什么影响,但是对地球上的生命危害是极大的。
伽马射线的穿透力非常强,一旦人体遭受伽马射线的大量照射,会短时间内导致内部器官受损,并且在两周之内死亡,不仅动物无法承受伽马射线的照射,连植物也承受不了,假如地球遭受大量伽马射线袭击,地球上将会出现大范围动植物死亡现象,并且最终导致生物灭绝。
超新星爆发原理恒星从中心开始冷却,它没有足够的热量平衡中心引力,结构上的失衡就使整个星体向中心坍缩,造成外部冷却而红色的层面变热,如果恒星足够大,这些层面就会发生剧烈的爆炸,产生超新星。大质量恒星爆炸时光度可突增到太阳光度的上百亿倍,相当于整个银河系的总光度。
超新星爆发的威力大概有多大 会影响太阳系吗超新星作为恒星演化末期的一个状态,它的质量不小于8个太阳质量,最大的超新星还没有一个确定的质量上限。一般而言,质量越大的超新星,爆发的时候产生的能量也越大。因此,一般来说,如果太阳系附近发生超新星爆发的话,太阳系肯定会受到影响。如果是比较大的超新星爆发,那么足以将太阳系撕裂为碎片。而且,大质量超新星爆发后极有可能形成黑洞,从而吞噬太阳系。但是如果是小质量超新星的爆发,则太阳系也许可以避免毁灭的厄运。
超新星,是大质量的恒星演化过程中的一个阶段对于太阳来说,质量还不够,发展不到超新星的阶段,只能经历红巨星和白矮星这些阶段了结一生。对于质量在太阳的8至20倍的恒星来讲,它们的演化结局是非常激烈和壮观的,这就是超新星爆发。对于大质量的恒星,当内部核聚变停止时,没有能量来平衡自身的引力造成的塌陷,星核会剧烈的坍缩,内部核心的电子和质子结合成为中子,这个时候的星核就变成中子星。中子星具有极高的密度,质量在太阳的几倍,而半径只有10 KM,这个密度只有原子核可以比拟。
内部形成中子星后,外层的物质会被吸引而撞击星核,下落的气体撞击星核后被不断抛射到出去,就形成了大爆炸的形态,最终恒星的的外层物质都会在剧烈的爆炸中分散到宇宙中去,这就是超新星爆炸。正是这种大爆炸产生了比铁重的元素,例如金,地球上的黄金也都是来源于超新星大爆炸,是宇宙给予地球的礼物。
超新星的爆发是怎样产生的?
超新星爆发的产生是因为什么?
超新星的爆发是这样产生的:恒星内部较轻的元素(氢、氦)通过热核聚变反应,不断燃烧。当较轻的元素全部用完之后,引力和斥力之间的平衡被破坏,恒星会产生收缩。恒星收缩的结果使内部温度继续升高,开始另一种新的热核反应,聚变为更重的元素,同时放出热能,从而处于新的平衡状态。但是,恒星演化到后期,到了铁元素形成之后,再继续聚合成更重的元素的核反应过程,同前面的反应过程有一个本质的不同:它们不辐射出能量,反而要从外界吸收大量的热量。这样,恒星的引力和斥力得不到平衡,恒星就迅速塌缩,中心的压力猛增,电子被压到原子核内,同核内的质子结合成中子,形成中子核。当大量物质向中子核塌缩时,就会在很短的时间内释放出惊人的能量,发出强烈的光。这些能量足以使恒星的外壳爆炸破裂,并将它们抛向宇宙空间。爆发是恒星演化过程中产生的一种重要现象,因此超新星的研究在天文学上占有很重要的地位。
超新星爆发时释放出来的能量为1047—1052尔格,相当于1秒钟内爆炸了1018个一百万吨级的氢弹;亮度增加千万倍,比太阳亮几亿倍。
宇宙中最强的能量是什么,它的威力有多大?
通俗简单的答案是:宇宙中最强能量爆发是超新星大爆发和伽马射线暴。这是单个天体或者宇宙中任何单个的物体所能发出的能量。
这种能量除了宇宙大爆炸时所发出的能量。
实际上,超新星大爆炸和伽马射线暴既是一回事又是两回事。
说它是一回事,是因为伽马射线暴是超新星大爆发的产物。所谓的超新星大爆发有狭义和广义两种情况。这里说的是广义超新星大爆发。
狭义的超新星大爆发一般被理解为大质量恒星演化末期的爆发。理论上认为,超过太阳质量8倍的恒星,在演化末期会发生超新星大爆发。
爆发后的结果是8倍以上30倍以下太阳质量恒星,尸骸是一颗中子星;30倍以上太阳质量的恒星爆发后会留下一个黑洞。
这只是大致的理论,超新星大爆炸有着很复杂的机制,比如还涉及原恒星的金属含量大小等,因此上述质量的恒星爆发结果并不一定完全相同,有的大质量恒星甚至爆炸后尸骨无存。
广义的超新星大爆发就不单指大质量恒星了,黑洞相撞、中子星相撞、白矮星相撞、它们之间相撞、白矮星吸积超过钱德拉塞卡极限发生爆发、中子星吸积超过奥本海默极限发生爆发,这些现象的爆发都会发生大爆发,有些比单纯的恒星大爆发能量还要高。
如la型超新星就主要是指白矮星吸积或者相撞,超过钱德拉塞卡极限形成的爆发。
实际上,在科学界把宇宙中出现的天体爆发闪光现象广义称为超新星爆发。超新星大爆发,有的会产生伽马射线暴,有的不会产生。一般来说较小能量的爆发就不会产生伽玛暴。
这些较小能量的爆发包括la型超新星爆发,和质量小于太阳30~40倍的恒星核坍缩爆发,也就是Ⅱ型超新星爆发。
黑洞相撞、中子星相撞、50倍太阳质量以上的恒星,发生伽马暴的概率要大很多。
超新星爆发的发现可以追溯到古代,记载最早发现的超新星,是中国东汉时期的185年。
据《后汉书·天文志》记载:“中平二年(185年)十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒,稍小,至后年六月消”。
这颗超新星已被天文学家们命名为SN 185,并且被认为是一颗la型超新星。
过去,超新星爆发很少被人们观测到,因为古代主要依靠人们的眼睛观测,即便后来有了望远镜,也很难发现在密密麻麻繁星中突然闪烁的几下星光。
近代以来,天文学家们采用自动巡天望远镜,采取拍照记录的办法,就发现了许多超新星爆发现象,这些爆发基本都是银河系外的爆发,距离我们都很远。
这种超新星爆发每年都有许多,有的年份有几百颗,也有极少年份只有一两颗。迄今人类已经记录了上万颗超新星爆发,但超新星在一个星系里爆发的情况较少,银河系一般50年有一颗超新星爆发。
银河系最后发现的一颗超新星是在1604年10月9日,距今已经400多年了。德国天文学家开普勒对这颗超新星做了详细记载,因此被命名为“开普勒超新星”。
开普勒超新星距离地球6000光年,很亮,视星等达到-2.5等,应该是当时天上最亮的一颗恒星。
迄今发现最亮的超新星是ASASSN-15lh。
这颗超新星由中国北京大学东苏勃科研团队发现,其亮度达到银河系千亿恒星总光度的20倍,是太阳亮度的5700亿倍。
伽马射射线暴是上世纪六十年代偶尔发现的。那时还是冷战时期,美国发射了一颗叫“帆船座”的卫星,专门用于监测前苏联和中国的核试验产生的伽马射线。核爆会产生伽马射线,通过收集伽马射线的强度和量,就能够知道核试验的当量和位置。
但这个卫星却受到了来自宇宙的随机的伽马射线增强信号,几乎每天都有,增强又减弱。
这些射线暴并非来自地球,而且强度超过全天伽马射线总和。
后来的研究表明,这就是来自宇宙的伽马射线暴。这是出乎意料的收获,无心插柳柳成荫。
这种伽玛暴来自遥远的宇宙深处,一年多时发生数百次,每次持续时间最短只有千分之一秒,长的可达数小时。
研究认为,这种伽玛暴的发生一般是大质量恒星死亡发生超新星大爆炸,或者黑洞、中子星等相撞爆发出来的巨大射线流,这种强大的射线流一般从天体磁极发出,是天体死亡前将自己残余能量瞬间发射完毕的结果,是大质量天体的回光返照和最后一搏。
如1997年12月14日探测到发生在距我们120亿光年一次伽玛暴,在爆发瞬间一两秒内,亮度与除了它自己的宇宙同辉,50秒钟释放的总能量相当银河系200年辐射能量总和,比超新星爆发大几百倍。
而1999年1月23日观测到的一次伽玛暴则比这个还要猛烈10倍。
这种能量爆发,可以在其周围几百千米范围内,再现宇宙大爆炸千分之一秒的高温高密状态,也就是万亿度高温,物质只有轻子出现。
因此伽马射线暴是人类观测到的最大能量爆发,无与伦比。我们所认知的宇宙,只有宇宙奇点大爆发那一刻比这个能量大很多,除此之外还没有发现任何宇宙事件可以与伽马射线暴相提并论。
但宇宙大爆炸迄今还只是一个理论,人类无法回溯观测,而伽马暴是观测发现。
地球人类制造的最大能量就是氢弹爆发。
而太阳随便冒一个泡,表面一个小小耀斑就相当百亿颗巨型氢弹的能量。
ASASSN-15lh超新星大爆发相当太阳能量的5700亿倍,银河系总辐射能的20倍。
而巨大的伽马射线暴能量相当银河系数百年甚至数千年总辐射能量,比一般意义上的超新星爆发能量要大数千倍!
这种伽马射线暴几乎每天都在宇宙中发生!
科学界共识:伽马暴是宇宙生命和文明顶级杀手。现在的科学研究有一个较为广泛的认识,就是认为宇宙文明有90%以上被伽马暴清理了。这是宇宙中文明极为稀少,迄今人类没有找到知音的主要原因,也是宇宙文明难以发展到高级别状态的原因。
地球也曾经受过多次伽玛暴袭击,有些距离遥远当量较小,因此影响并不大。
最大一次伽玛暴袭击是距今4.4亿年前,距离地球约6000光年的一对中子星相撞,迸发出来的数束伽马暴其中一束恰好扫中了地球,导致了地球大气层被击碎,海洋浮游生物被杀灭。
从而引发了地球生物灭绝的一系列连锁灾难,大气被破坏,导致了太阳辐射和气候的剧变,冰河时代来临,10%的海洋被冰封,海平面降低100米,这种灾害持续了40万年,导致了85%以上的物种灭绝,地球生物重启。
伽玛暴何时再光顾地球,还会被生命重启的机会吗?我不知道。
我只知道,伽玛暴是这个世界最厉害的杀手,伽玛暴是超新星的产物,因此它们或许就是一码事。
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超新星具有怎样的爆发机制,它与暗能量和宇宙膨胀有什么关联?
恒星生命演化末期经历的超新星爆发,为何可被运用于宇宙 探索 之中
在茫茫宇宙中,存在着各种不同的物质形态:小到宇宙尘埃、大到星系团。虽然,我们人类通过仪器可观测到的宇宙组成部分,仅占据了宇宙物质的极小一部分。但这并不妨碍像恒星这样的星体类型,可以在宇宙的演化中扮演重要角色。随着时间的递进,恒星也会跟随宇宙演化的脚步同步自己的生命进度条,而超新星便是恒星自身演化末期的一个特殊阶段。那么,超新星爆发的机制到底是怎样的,为何它与宇宙膨胀和暗能量存在关联?
众所周知,宇宙中的所有天体都有其独立的生命演化周期,而身处其中的恒星自然也不会成为例外。恒星的一生会因为不同的属性特征而具有不同的演变方式,而超新星便是恒星这个群体中一部分恒星演化过程中的一个阶段。当恒星失衡坍缩导致中心冷却,足够大的恒星便会发生剧烈爆发,就好比是一颗恒星的“暴死”过程。
相对而言,超新星在星系中较为罕见,比如银河系也大约需要50年左右才会发生一次。而恒星的演化路径很大程度上都与其质量有关,比如我们的太阳便会因为没有足够的质量,而无法最终爆炸成超新星。简单来讲,恒星进入超新星状态必须满足这两个条件之一:要么,从附近邻居积聚物质的恒星,在失控后点燃了核反应;要么,恒星由于没有足够的核燃料,而在自己的引力作用下坍塌。
事实上,对于初始质量和金属丰度不同的恒星而言,它们最终坍缩成的超新星类型也有所不同。而超新星光谱上不同元素的吸收线,则被科学家当作了超新星类型的主要划分依据,比如其中有氢吸收线的II型超新星。此类超新星要求恒星的质量应该处于太阳质量的8到15倍之间,以确保当其燃料耗尽的时候,仍可通过自身的质量和压力促使碳融合。
随着中心重元素的集聚,恒星的结构开始变得像洋葱一样出现了分层,而位置更靠恒星外部的元素,也变得越来越轻。恒星开始内爆的时间点,便始于其核心质量超过钱德拉塞卡极限之时。在这样的反应过程中,由于被高度加热的核心变得太密,以至于恒星的核心将内爆反弹了回来。于是,那些排入太空之中的恒星物质成为了超新星,而该反应过程最后的剩余物体,便是被我们叫做中子星的稠密星体。
简单来说,超新星爆发其实就是部分恒星生命末期会经历的剧烈爆发形式,当此类事件发生的时候,甚至可以照亮超新星所在的整个星系。而在此过程中所散发出的突发性强烈电磁辐射,则可以在该空间中持续数周、乃至数月的时间之后才会消失不见。那么,如此强大的超新星爆发事件,其背后到底蕴藏了怎样的爆发机制?
我们可以这样具象的来进行能量对比,一颗超新星在爆发期间所产生的辐射量,几乎可以与我们太阳整个生命周期所释放出的总辐射量相媲美。或许你有所不知,即便是初级宇宙射线,其中也有很大一部分都来自于超新星,而在星系引力波的诸多来源中,超新星毫无疑问是其中最强大的一种。
早在20多年前,科学家们就通过对Ia型超新星的研究,了解到我们的宇宙膨胀速度并不是恒定不变的。与此同时,三位获得诺贝尔奖的物理学家,还从宇宙的膨胀正在加速这一现象,提出了暗能量的存在,这是一种至今仍充满神秘感的排斥力形式。
那么,在威力如此强大的超新星爆发背后,到底蕴藏着一种怎样的机制,又会不会与我们地球上的引发爆炸机制类似?钱德拉X射线天文台隶属于NASA(美国国家航天局) ,而新的Ia型超新星残骸图像则由其捕获:红色部分的低能X射线,展示了因为超新星爆炸而不断扩散的碎片;而蓝色高能射线所显示的内容,则是高能电子的壳,也就是所谓的爆炸波。
为了深入了解这些宇宙深空中的超新星爆炸内部到底是如何工作的,科学家们使用了一种被称为DDT(临界爆燃-爆轰过渡)的新模型。从而通过化学火焰的模拟实验结果,以验证模型和结果的正确性,通过这项新的研究,或许可从很大程度上解决之前存在的诸多困惑。当然,研究的结果并没有让我们失望,当实验中由火焰产生的湍流高到一定程度的时候,位于IA型超新星中的DDT便会在此时自动被触发。
简而言之,湍流加剧了反应过程,并导致了超新星爆炸,研究人员将可以驱动火焰自动产生湍流而发生爆炸的条件,定义成了一个关键标准。而且,科学家们已经确定,这样的过程并非热核爆炸特有。比如,空气中的氢气和甲烷在化学系统中,也具有相似的反应机制。你可能很难想象,当我们将其运用到地球上的生产工作时,还可以在提高发电率的同时,改进航天器的推进系统。
为了确定DDT足够全面的信息,科学家们还将在之后的研究中,在不同类型的爆炸场景中应用此次实验中的新模型。虽然,Ia型超新星在亮度这个层面上具有一定的相似性,但其中存在的一些细微差别,则可能对我们的计算产生一些影响。不管是在宇宙距离测算方面的利用,还是暗能量性质的 探索 ,这样的研究工作都会给宇宙学和天体物理学带来特别深远的影响。
而超新星SN SCP-0401的爆发时间,则发生在宇宙发生大爆炸之后的37亿年左右,如此古老的超新星本身就是可靠的宇宙学信息。在之后的时间里,这颗具有遥远特征的Ia型超新星,被科学家们称为“标准蜡烛”,并将其运用到宇宙膨胀速度和神秘暗能量性质的研究之中。不管是暗能量具有怎样的性质、暗能量的变化是否和时间有关,以及暗能量和宇宙膨胀之间存在着怎样的关联,都是促使我们研究超新星SN SCP-0401的源动力。
简而言之,超新星SN SCP-0401的出现,不仅为我们提供了测量超新星的实例,其足够遥远的时间距离,更记录下了这100亿年的宇宙膨胀史。当然,这样的超新星只代表了宇宙 历史 中的某个数据点,倘若要对暗能量在宇宙演化史上发挥的作用进行确认。那么,我们还需要研究出更多甚至比哈勃望远镜还要先进的 探索 仪器,以寻找更多和超新星SN SCP-0401一样古老的遥远天体。