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宇宙中最绚烂的烟花:超新星爆发,可能影响人类的演化进程

本文重点讨论超新星的爆发。质量大于奥本海默极限(3倍太阳质量)的恒星,在恒星演化的后期,在死亡之前会发生一次大爆炸,这种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,恒星会迸发超过它一生核聚变产生的能量,并向宇宙中抛射大量的物质,行星中的重元素就是这样产生的。

为什么会爆炸?

质量大于奥本海默极限(3倍太阳质量)的恒星,在恒星演化的后期,在死亡之前会发生一次大爆炸。这主要是由一个大约为500千米的铁核心,在千分之几秒之内的重力塌缩所造成的。由于在重力塌缩之后,核子最后必须形成简并核心,但是核子是属于不合群粒子,不可能有不同的核子会占据相同的状态。所以急速塌缩所产生的巨大能量,无法完全转换为简并核心使用,而这部分的能量阻塞就会产生琪琪强烈的能量震动波,造成超新星的爆炸。气体在万有引力作用下,接近光速砸向内核,此过程会有"反弹效应",进入的部分气体反旋向上,从内核中吹出。而内核里电子和质子挤压产生中微子,中微子穿过稠密气体时部分被吸收,气体获得巨大能量,从而产生巨大爆炸,产生了X光,伽马射线,紫外线,气体再次吸收热量,温度升至几百万度。因而超新星爆发非常亮。

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超新星是重元素工厂

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。

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超新星的种类?

按照超新星的光谱特征分为一型和二型超新星,这两种超新星的光度曲线不同。一型超新星的光谱里面氢蒲县很弱,而二型超新星的光谱里氢含量比较高。一型的超新星亮度可以达到-19绝对星等,光度与一个星系相当。这种超新星只能在几周内可见。二型超新星的绝对亮度比一型超新星暗一到两个星等。它的光芒可以长期释放。

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超新星的成因?

天体物理学家普遍认为,一型超新星起源于双星系统,双星系统中演化中的白矮星,经内吸积盘吸收伴星的氢到白矮星表面,当这些气体积累得足够多的以后,经过1K~100W年的时间就足够热到产生氢核聚变,就产生了超新星的爆发。二型的超新星成因目前还不得而知。

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超新星的爆炸威力有多大?

不管你认为超新星爆炸的威力有多大,它们其实比你以为的更大。按照你的视网膜所接收到的能量来算,以下两者哪个更亮:在一个日地距离以外观看一颗超新星,还是在你眼珠前爆炸的氢弹?运用物理学家的经验法则可知,超新星更亮一些。但让人难以置信的是,其实它们差了……整整9个数量级。

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爆炸后的超新星去了哪?

超新星爆发形成黑洞是宇宙中最常见的黑洞形成模式,其过程大致是原始质量大于30倍太阳的天体在内部核聚变进行的铁元素的时候发生超新星爆发,内部在高温高压作用下会直接生成黑洞。不过超新星爆发产生黑洞的形成过程还没有被捕捉到,这主要是由于形成黑洞的超新星爆发不容易遇到,比如银河系中有数千亿颗恒星,但是100年中的超新星爆发不过只有两三次,容易被观察到的平均一次都不到,并且也不是所有的超新星爆发都会形成黑洞,有很多有很多都是形成中子星的,通常只有原始质量超过太阳30倍的恒星发生超新星爆发才会成为黑洞。

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超新星残骸

超新星爆炸会毁灭地球吗?

简单来说,就是那些距离地球足够近(1K光年以内)的末日恒星,比如红超巨星、蓝超巨星等最终爆掉,就会出现近距离的超新星爆发。如果是这种情况的超新星爆发,释放出大量的伽马射线,以光速辐射到地球大气层,把氮分子转化成氧化氮。由此,消耗掉地球生命的保护伞——臭氧层,这会导致地球生命直接暴露在太阳风、宇宙射线等有害辐射下。对我们地球生命将造成足够影响,甚至是致命一击。根据科学家估计,如果距离我们26光年的一个II型超新星爆发,将会破坏一半以上的地球臭氧层。

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我是郭哥论道,一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学,让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣、更有料的科普搬运工。耐心看完的小伙伴,喜欢的,您可以留个言、点个赞加个关注,不喜欢的您尽管吐槽,不管您咋做都是对老郭的支持,在此深表感谢。

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