超新星的故事
22
02-2018
超新星是怎麼產生的?超新星有幾種類型?超新星爆炸在哪可以看到?它的爆炸頻率又有多高?想知道以上問題的答案?
嘿,朋友,銀河說,了解一下。
超新星爆炸是人類已知的宇宙中最強烈的爆炸,它的每次爆炸都十分耀眼,由恆星發生且威力巨大。
這是已觀測到的最明亮、能量最大的一次超新星爆炸。
超新星是怎樣產生的呢?
第一類超新星,可以比喻為一顆擁有巨大質量的恆星在瀕臨死亡時發出的最後一聲「歡呼」。一顆質量至少為太陽質量五倍大的恆星在一次華麗的爆炸中消失殆盡,超新星便由此誕生了。
擁有超大質量的恆星,其中心燃燒著大量的核燃料,併產生了巨大的能量,能量使恆星內部溫度上升,而高溫進一步產生了高壓,這樣,恆星中心的高壓會避免恆星發生塌陷。
每一顆恆星都在兩種方向相反的力中保持平衡。一方面,恆星自身的重力向內擠壓著恆星,使恆星的體積變小,內部越來越緊密;另一方面,恆星中心的核燃料燃燒會產生向外的巨大作用力,與向內的擠壓力產生對抗。在這種巧妙的對抗中,恆星獲得了一個相對穩定的環境。
什麼使恆星保持穩定?是由於恆星重力作用產生的向內的擠壓力和恆星內部的光與熱產生的向外作用力的共同作用保持了恆星的穩定。
當一顆擁有超大質量的恆星,其內部核燃料燃盡後,它會慢慢冷卻下來。重力作用在這場對抗中獲得了勝利,恆星會突然發生塌陷。想像一下,如果一顆質量約為地球100萬倍的恆星在15秒內突然崩塌是什麼樣子呢?這場「猝不及防」的塌陷後果很嚴重,它會產生強烈的衝擊波,並在恆星的外部引起爆炸。
通常,這樣一場塌陷最終會產生一個緻密的內核,同時,由一團熾熱的氣體組成的星雲也會在周圍彌散開來。小朋友們知道這顆內核的密度有多大嗎?一顆質量是太陽10倍左右的恆星發生超新星爆炸後會形成宇宙中密度最大的物體——黑洞!
圖中的蟹狀星雲是銀河系中一顆距離地球6500光年的恆星「死亡」後產生的物體。天文學家和愛好天文的觀測者在1054年發現了它。
第二類超新星產生的環境非常特別,必須有兩顆恆星相互圍繞並且至少有一顆是和地球差不多大的白矮星。白矮星是由質量與太陽相似的恆星燃料燃盡後產生的一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因為它的顏色呈白色,體積比較小,因此被命名為白矮星。當這兩顆星相互碰撞或者其中一顆白矮星在另一顆恆星上吸引了很多物質時,白矮星就會發生爆炸——砰!
圖中,白矮星在臨近的恆星上吸引了一些物質。最終,這顆白矮星會發生爆炸。
趣味超新星
01
超新星有多亮呢?
超新星爆炸時場面十分壯麗,發出的耀眼光亮可以在星系中持續幾天甚至幾個月。因此,整個宇宙中都能看到這一神奇的景象。
超新星爆炸很常見嗎?
02
並不是。科學家認為,在一個類似銀河系的星系中,每個世紀大約會發生兩到三次超新星爆炸。但因為宇宙中有許多星系,所以,每年在銀河系外會觀測到幾百次超新星爆炸。但宇宙中的星塵遮擋了我們的視線,大部分銀河系外的爆炸,我們都看不到。
03
通過超新星爆炸,我們能了解什麼?
科學家可以將第二類超新星爆炸(有白矮星的雙星系統)作為標尺,丈量宇宙中的距離。
人們還發現,恆星是宇宙中的「工廠」。恆星能產生宇宙需要的所有元素。在恆星的內核,最簡單的元素氫會轉化成較重的元素,如碳和氮,它們都是生命所需的元素。
只有超大質量的恆星才能產生重金屬元素,如金、銀和鈾等。當超新星爆炸時,恆星就會將它們儲存的元素釋放到宇宙中。
科學家們如何研究超新星?
04
科學家們用各種各類天文望遠鏡觀測超新星。例如,美國宇航局的核分光望遠鏡陣列(NuSTAR)計劃,就是使用X-射線探測宇宙,觀測超新星爆炸和其產生的星雲,進一步研究爆炸發生前後的故事。
翻譯:小星辰
配圖:masaaki
配音/校對:布丁
編輯:荷包蛋
內容改編自NASA相關欄目內容
轉載請註明轉自銀河說(GalaxSay.com)
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