知识就是力量杂志 - 藏文科普 | 夜空中最亮的星——超新星

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  超新星是大质量恒星在演化末期或某些双星系统在演化过程中的剧烈爆炸。这种爆炸极其明亮,所发出的辐射能够照亮其所在的整个星系(超新星最亮时,光度可以是太阳的10亿倍以上),是除宇宙形成时的大爆炸之外最剧烈的爆炸。因此,在其出现之初就引起过人类的极大关注,中国古代称它们为客星。

  根据光谱分析,天文学家发现超新星光谱中的吸收线有一些普遍特征,故可以给超新星分类。简单来说,第一级分类就是看谱线中是否存在氢元素(H)的吸收线。如果没有氢,那就归为Ⅰ型超新星;如果存在氢,那就是Ⅱ型超新星。另外,观测还发现存在超亮型超新星和奇异型超新星。

  Ⅰ型超新星还可以依据其他谱线再细分:典型的Ⅰa型超新星在615纳米处有硅元素的强烈吸收线;如果硅元素的吸收线不明显或不强烈,则被归类为Ⅰb或Ⅰc型超新星。正常的Ⅱ型超新星又可以分为Ⅱ-P与Ⅱ-L两种,其中Ⅱ-P超新星的光度随时间变化曲线具有一个明显的“平台”期,而Ⅱ-L超新星的光度随时间变化曲线则是呈线性衰减的。

  研究表明,Ⅰa型超新星的形成机制是:一个以碳-氧为主要成分的白矮星从伴星吸积了足够多的物质并达到质量上限(即钱德拉塞卡极限,大约是1.4倍太阳质量)时,其电子简并压力不足以抗衡自身的强大引力,从而发生整体坍缩,并经过一系列复杂过程后导致失控的粉碎性爆炸,形成了Ⅰa型超新星爆发。由于存在钱德拉塞卡质量极限,所以Ⅰa型超新星爆发具有标准光度。

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  一颗白矮星吸积伴星物质,导致Ⅰa型超新星爆发(图片来源/APOD)

  Ⅱ型超新星是大质量恒星因内部塌缩引发的灾难性剧烈爆炸。恒星强大的自引力引起恒星急剧坍缩,如果坍缩成直径只有十几千米、主要由中子组成的致密天体,其中的中子简并压力足以抗衡引力时,那么一颗中子星就诞生了;如果中子简并压力仍然抵挡不住引力,那么该恒星的最终宿命就是黑洞了。在中子星或黑洞形成的那一刹那,能量剧烈释放,物质被大量抛射,超新星爆炸就发生了。

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  SN 1987A是1987年2月24日在大麦哲伦云内发现的一次业一P型超新星爆发图中可见几个奇妙的发光亮环状结构(图片来源/APOD)

  由于大质量恒星的质量不同,引起的超新星爆发的光度也不尽相同,故该光度没有唯一的标准值。超新星爆发时释放出巨量的高能射线,其附近的生命毫无例外地会灭绝。幸运的是,根据观测,大质量恒星大多离太阳系很远,略近的暂时还没有爆炸的迹象,所以地球上的生命暂时不会受到超新星的威胁。

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  海山二(船底座伊塔星)是一个超大质量亮蓝变星,很有可能是一个双星。数方年或数十万年后,它将以超新星爆发的形式结束一生,其高能辐射可能会影响地球上的生命(图片来源/APOD )

  《知识就是力量(汉藏文)》简介:本刊旨在普及科学知识、传播科学思想和科学方法、弘扬科学精神,为提高藏族群众科学素质服务,特别是向广大藏族青少年播种科学种子,启迪科学智慧,点燃科学梦想。

  

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