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2022年7月26日当日最新消息 超新星：元素的创造者 没有它们就没有我们

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

【参宿四】

超新星一颗巨恒星的死亡，宇宙中最壮观的事情之一，巨大的爆炸能够照亮整个宇宙。

巨恒星的生命挥霍地很快，死得也很早，在恒星的核心内部温度和压力都是巨大的。恒星中心温度的内部温度可以达到10亿度。

它是一颗滴答作响的定时炸弹，一颗巨大恒星的生命中最后几分钟，是难以形容的能量爆炸，是我们在宇宙中看到的最具灾难性的事件。它的亮度比构成银河系的数千亿颗恒星的总体亮度还要亮！

然而，这些恒星的死亡同时也是生命演化的关键。我们的存在离不开超新星，可以说，没有超新星，我们就不会存在。

当然，不是每颗恒星都有资格成为超新星的，想要成为超新星，科学家们认为它的质量至少要比我们的太阳大8倍。

太阳主宰着我们的太阳系，所以我们很容易把太阳想象成一个难以置信的巨大物体，但是如果我们的太阳与宇宙中其他一些巨大的恒星相比绝对是很小的。


恒星尺寸比较

有一些巨大的恒星，我们肉眼也能看到。在夜空中有一颗亮度排第十星星，它是一个红色超巨星，大约是太阳质量的15倍，那就是参宿四。

参宿四非常巨大，如果把它放在我们的太阳系里，它会延伸到木星的轨道上。它是银河系中最大的猛兽之一，同时也是一颗濒临死亡的恒星。

参宿四的年龄不到1000万年，它马上就要爆炸了。一旦发生，我们将看到天空的一片区域在14天内变亮，直到它几乎和满月一样亮。这将是历史上最壮观的表演之一。


参宿四爆炸时天空的景象想象图

而且，它随时都可能发生！也就是说，在夜晚，当我们抬头看猎户座，看到参宿四，说不定你能就看到它爆炸了。

那么是什么让参宿四变成超新星呢？

【超新星的生命过程】

要了解一颗巨恒星的死亡，我们就需要了解它的生命过程。从诞生到死亡，一颗恒星的生命就是一场永不停息的战斗。

重力不断地向内拉，而能量却不断向外推，在恒星的内部正在将无数个原子核融合在一起。原子相互撞击，距离非常非常接近，如果它们离得足够近，它们就会粘合在一起，形成一个更大的原子，同时产生巨大的能量。

一颗巨恒星每一秒钟就会聚变75亿吨的氢。这个能量大约相当于，每秒1000亿颗原子弹。这绝对是一个巨大的爆炸。

这种爆炸性的能量可能会把恒星给炸开，但恒星自身巨大的引力就像有个盖子给盖住了。

可以这么说，宇宙中的一切都是向内的引力与向外的压力或能量之间的战争。天空中的每一颗星星，甚至我们的太阳都是一个令人难以置信的动态战场。

在很多方面，恒星实际上是一种大到无法炸开的爆炸，是引力将其凝聚在一起。这两种对立力量的战争决定了恒星的生与死。

这就是尺寸的重要性所在，恒星质量越大，向内的引力就越大，同时恒星向外的推力也就越大，以维持自身的生存。

非常大的恒星就像服用了类固醇的恒星，它们有很多燃料可以燃烧。它们的能量非常巨大，以至于它们以极快的速度耗尽燃料。

像参宿四这样的大质量恒星是巨大的工厂，这个工厂将较轻的元素融合成较重的元素，但最艰苦的工作要到它们的最后几年才开始。

在它们生命的90%时间里，它们将氢聚变成氦，但最终，氢开始耗尽。在超巨星的核心有一系列的聚变过程，从较轻的元素到较重的元素，并且聚变的速度越来越快，死亡倒计时开始了。

来自引力的向内推力起了作用，提高了内核的温度，氦开始聚变成碳。由于恒星核心有足够的氦，所以可以维持一百万年。当然，相比于整个恒星的生命周期，这个时间还是很短的。

所以氦也会很快用完，然后核聚变开始加速，碳被熔合成氖。这需要大约1000年的时间。

接下来就是氖聚变成硅，这大约需要一年的时间。一旦开始将硅熔化成铁，这只需要一天的时间。

此时的恒星已经变得越来越疯狂，这有点像一个烹饪比赛节目，随着时间的流逝，他们想做的事情越来越多，他们会变得越来越手忙脚乱，直到，叮，时间到了。

正当这颗恒星正处于垂死挣扎之中，一旦铁的生产开始，这颗恒星的丧钟就敲响了。

一个巨大的铁球在垂死的恒星的中心形成，这个铁球直径达几千英里，温度高得令人难以置信。在恒星中心的温度可达到10亿度。

这种高温是由核聚变反应引起的，越来越多的反应产生越来越重的元素。每一步，产生的能量越来越少，直到产生铁。

当试图融合铁核时，核聚变反应不但不会再产生能量，而且还会吸收能量所以一旦核心开始聚变铁，它基本上就在窃取自己的能量。不断增长的铁核从恒星中吸收越来越多的能量，而与此同时，引力仍然在向内拉。

也就是说，本来恒星就是靠着核心的核聚变反应生产的能量在维持平衡，而现在，聚变铁时，不但不帮着恒星对抗引力，反而助纣为虐，对恒星进行反戈一击。

于是整个恒星的核心被挤垮了，这颗星注定要灭亡，引力获胜最终胜利。铁芯的边缘崩塌了，数万亿吨的高密度铁以1/4的光速向内坠落。这颗恒星现在只剩不到一秒的生命了。

事情很快就会分崩离析，核心坍缩的速度是如此之快，以至于恒星的外层甚至没有时间做出反应 它们就挂在那里。

这有点像你手上托着一个东西，突然你把手抽走，你手上的东西不会立即掉下去。

接着恒星的其余部分坍塌了，一亿亿亿亿吨的气体随着铁向内喷射，最终引发了宇宙中最剧烈的爆炸。壮观的致命一击，可以使星系中所有的星星都黯然失色。


爆炸的超新星

【抓住超新星】

但有一个问题，科学家们仍然不能完全理解：一个坍塌的铁球和大量下降的气体是如何形成一个巨大的火球的？

这个崩塌的内核是如何引发大规模爆炸的，这是天体物理学中最大的谜团之一。

这涉及到一些人类已知的最复杂的天体物理学，而科学家们却并不完全了解。

这个过程的细节，科学家们遗漏了一些东西。

因为我们发现超新星几乎总是太迟了，之所以这么说，是因为当你看到的是恒星变亮，这是在事件发生后才看到的。

所以现在的关键不是找到一颗超新星，而是找到我们称之为爆发的时刻。这次爆发是一颗巨星的死亡之声，这是核心坍塌后的那一刻。

当恒星在一束巨大的可见光闪光中爆炸，在整个天文学历史上，这一时刻只被捕捉过两次一次是由美国国家航空航天局价值数百万美元的太空望远镜开普勒拍摄的; 另一次是由一个非常幸运的阿根廷业余爱好者拍摄的。

有个业余天文学家叫维克多;布索，他院子里的天文台里有一个很好的望远镜，他不停地拍摄着恰巧在他头顶上的同一个星系的照片。

他只是碰巧看到了，天空中正确的区域，幸运的是，他捕捉到了超新星爆发的冲击波。抓住这个时刻的机会是千万分之一。维克多捕捉到的是冲击波到达表面的瞬间。他真的很幸运。

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