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什么是超新星爆发?

2023-07-23 21:20 作者:你好太空2022  | 我要投稿


(图:仙后座A超新星遗迹 来源:NASA)

要知道什么是超新星,我们首先得从“Nova”——也就是“新星”说起。

当一颗白矮星诞生在一个双星或多星系统中时,它就有可能成为一个Nova

1、什么是新星

Nova源自拉丁语,是“新星”的意思。所谓的新星是指短时间内变得很亮的星星,在我国古代被称为“客星”,它们曾经被认为是一颗新诞生的星星,但如今我们能够知道,他们并不是一颗真正意义上的“新星”,而是一颗白矮星的“再次爆发”

(图:白矮星与它的伴星 来源:NASA)

当白矮星与它的伴星接近时,它的引力就会从伴星身上夺走一部分氢元素,当氢元素累计足够多时,白矮星将会开启新一轮的氢元素核聚变,这让它的亮度短时间内大幅提升,但仅仅几天之后,聚变就会结束,光芒又会渐渐消退,直到下一轮相遇。而当大质量的白矮星通过这种方式吸收大量的物质,导致自身结构完全坍塌爆炸时,这就是所谓的“超新星”

2、“超新星”爆炸

质量达到8倍太阳质量以上的恒星最终会“死”于一场被称为“超新星爆炸”的巨大喷发。

(图:超新星爆发 来源:Lewis Dartnell)

超新星不仅仅是一颗巨大的新星那么简单,在新星诞生的过程中,只有恒星表面的物质会被爆炸喷发出去,但在超新星内部,恒星的核心也会坍塌,然后产生爆炸。质量超过8倍太阳的恒星内部会在一次次核心坍缩中发生一系列核聚变,直至恒星的核心合成铁元素,这时,恒星会失去能量来平衡自身的引力,并开始最后一次坍缩

(图:原子结构示意图 来源:INN)

在这次坍缩里,铁元素会聚变成为更重的元素,但由于铁元素的结合能最大,即便铁元素聚变成更重的元素,它释放的能量也要远小于自身需要吸收的能量,因此,铁元素的聚变将是最后一次融合。在短短的几秒钟里,恒星的核心会从5000英里坍缩到十几英里大小,温度达到1000亿度甚至更高,恒星的外层最初会随着核心一起坍塌,但随着最后一次能量释放,他们会被猛烈的向外抛出

(图:螃蟹星云超新星遗迹 来源:NASA)

这样的爆炸将持续几天乃至几周,在这段时间里超新星的亮度甚至能超过整个星系

3、中子星和脉冲星

超新星爆发后会留下一个致密的核心,而如果这个核心的质量恰好在1.4到3个太阳质量之间,那么这个核心的坍缩将继续,直到电子和质子融合,成为中子,这时中子星就诞生了。而如果中子星处在一个多星系统中,他也会从伴星那里吸收物质。

(图:中子星 来源:space.com)

中子星拥有强大的磁场,这些磁场会加速磁极周围的粒子,形成强大的辐射束。当中子星自转时,这些辐射束会像探照灯一样扫来扫去,而当它周期性地扫过地球时,我们的射电望远镜就会捕捉到规则的脉冲辐射,这时,中子星就会被称为脉冲星

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