宇宙中最灿烂的烟火就是恒星的死亡:超新星爆炸
超新星虽然被称为超新星,但实际上并不是新生的。它是原本存在的恒星经过了数百万年到数兆亿年的时间后所形成的死亡前奏。在这个过程中,原本存在的恒星将发生剧烈的爆炸,释放的能量足以照亮整个星系。
至于原本好好的恒星为什么会发生爆炸,这要从超新星的分类讲起。
超新星根据光谱的呈现分为不同的类型。体内没有/有氢元素的超新星分别被叫做 I型超新星和II型超新星 ,其中I型超新星又分为Ia,Ib,和Ic型。
II型,Ib型和Ic型超新星都是 高质量恒星 (高于八倍太阳质量)爆炸所形成的。当这类恒星走到生命末期,无时无刻都在运行的核聚变将体内的氢逐渐消耗干净,并开始以氦,锂,铍,硼......的顺序——元素周期表的顺序——继续核聚变并产生大量的能量和辐射压,直到质子数聚变到了26( 铁 )之后,能量将从释放变为吸收。
ps.至于为什么是铁,这个复杂的问题大家可以自行查阅(没有几千字讲不清)。
更重的元素逐渐在恒星的中心形成,并且排布得跟洋葱一样。一层层的嵌套,显得很有层次感。越外层的元素越轻,向内不断递进,直到形成了铁的核心。
在核聚变达到了铁之后,恒星失去了足以抵抗外部引力的辐射压。整个外层将在引力的作用下快速收缩,外部的元素将向中间跌落。整个坍塌的过程将释放极其庞大的能量,从而形成破坏性的爆炸,并因此照亮整个星系,瞬间使其成为一颗明亮的超新星。
以上所讲的内容只适用于II型,Ib型和Ic型超新星。
产生Ia型超新星的原因大有不同。在 拥有至少一颗白矮星的双星系统 中(“顾名思义”可以用在这里哈),两颗白矮星发生的碰撞,或者是伴星的物质转移到了白矮星上,都会发生Ia型超新星的爆炸。
原理很简单,当一颗白矮星吸收了超越 钱德拉塞卡极限 的物质时,它的电子简并压力无法平衡自身质量带来的引力,所以形成了坍塌。
讲了这么多,相信大家对超新星的爆发频率还抱有疑惑。平均来讲, 每世纪银河系都会有2~3次超新星爆炸 ,也就是说只从概率上讲,我们一生中能看见2~3次超新星爆炸。
事实上,我们已经有 400多年 未看到超新星爆炸了。原因很简单,我们所说的概率是以恒星/宇宙的角度去看的。在它们长达数百万~数千亿年的时间中,事件发生的随即起伏是很大的。拿超新星爆炸举例,两个爆炸之间的间隔可能是一年,一百年,也有可能是一万年,这些都十分的正常。
另外,由于地球处于银河系的一条旋臂边缘,恒星密度跟银河系银盘和中心的核球相比是低很多的,而这两个地方同时也是星际尘埃和气体最密集之处。大量的星际物质会对电磁波产生不同的散射和吸收效果,直接减弱了超新星爆炸产生的星光也就是我们所说的“ 星际消光 ”效应。
虽然银盘和核球周围有更多的恒星,但是更加密集的星际物质则挡住了星光,这也是为什么我们很少看见超新星爆炸。
超新星居然与它名字的含义恰恰相反,它的出现其实意味着一颗恒星生命的终结和更多恒星的开始。结束即是新生。正是有着超新星爆炸,恒星的诞生,演化与死亡才是如此的完美。循环往复,生生不息。