大宋年间,当时负责观察天象的官员看到天空中突然出现一颗亮度仅次于满月的星星,它的光芒甚至可以让人看清书上的字,当时的人不知道这颗星从何而来,又为何会很快消失,只能叫它客星。千百年后人们通过科技手段观测,发现这是一类特殊的恒星——超新星,我们观测到的光线就是它爆炸时产生的。它的爆发是恒星最壮丽的牺牲,也是孕育新生命的契机,超新星为何会突然爆炸?科学家又为何会把生命的诞生归功于它呢?
超新星是宇宙中一类神秘星体,它们有着极高的亮度和短暂的生命,爆炸瞬间产生的能量巨大,每一次爆发都像是一盏明灯一样照亮周围的星系,这种突然出现且异常明亮的星星,早在东汉时就被我国天文官员发现并记载,后来,随着科学技术的进步,人们可以凭借仪器观测到更远星系的超新星爆炸。
超新星为何会发出如此明亮的光,它与普通星星又有何区别呢?
据清华大学物理系教授王晓锋介绍,超新星并不是人们字面意义上理解的新出现一颗星体,而是这个位置原来就有一个寂灭的恒星,因为它亮度太低距离太远导致人们之前无法观测到。当它达到某种条件时会发生突然爆炸,爆发出强烈的亮光从而被人类观测到。观测者以为这里突然出现了一颗新星,由此产生了超新星叫法,其实每一次爆炸都是一颗恒星的最后爆发。
在我们看来,超新星爆炸看起来是唯美的,那纯粹是因为爆炸离我们太远了,这就像我们在电视中看到原子弹爆炸,也只会觉着蘑菇云壮观、冲击波很刺激一样,如果你处在爆炸周围,面临着死亡威胁时肯定就不会有这样想了。而超新星爆炸的能量,可不是小小核弹所能比拟的,这可是一颗巨大无比的恒星发生爆炸。
这种爆炸能量有多强呢?
根据科学计算显示,根据原本星体不同的大小,爆炸瞬间产生的能量大约相当于太阳能量的10亿到100亿倍。我们可以想象一下,太阳每一秒都会爆发出超过10亿颗核弹的能量,将整个太阳百亿倍的能量一瞬间释放出来就是超新星爆炸的能量了,如果爆炸星域附近有行星的话,它必定会受到牵连瞬间气化。
天文学家认为,这种爆炸会以极快的速度席卷周围的一切,爆发的强光和能量可以让半径50光年内的区域片甲不留,而远在100光年外的星球虽然不会遭遇直接毁灭,但同样会受到影响。其实,超新星爆炸的危害除了冲击波之外,还会产生伽马射线暴,强大的射线抵达其他星球时会破坏星球大气层,如果星球上有生物的话还会受到严重辐射,导致基因变异甚至死亡。
伽马射线暴示意图
可原本沉寂的恒星为何会无缘无故地突然爆炸呢?
现代科学研究显示,恒星之所以能发光发热,是因为在巨大的质量和高温高压下,其内部的氢原子在不断进行核聚变,当氢耗尽后就引发氦聚变,处于氦聚变时期的恒星会逐渐失温暗淡,这也导致了人类观测不到它的存在,直到最后燃料耗尽星球坍缩成一个致密的核心,高压之下元素相互作用导致爆炸,一瞬间的光芒成为我们能观察到的超新星。
在爆炸过程中,恒星上的所有物质会全部抛洒到宇宙空间中,这其中包含碳、氧、硅、硫及其他各种各样的矿物质,这些物质经过漫长时间的聚集和演化,又会形成新的星球。其实,我们的太阳系就是这样产生的,地球上所有的元素都来自于之前的超新星爆发,并且在相互作用中偶然产生了生命,造就了如今繁盛的景象。所以说,如果没有超新星爆炸就不会生命诞生,爆炸让我们见证了恒星最壮丽的牺牲,同时又造就了孕育新生的契机。
看到这里想必你肯定会认为,既然是恒星熄灭后引发了超新星爆炸,而恒星有着几十上百亿年的生命,那超新星爆炸在宇宙中肯定是极少见到的景象了,其实不然。科学家根据现有数据猜测,每一秒宇宙中都会发生30次左右的超新星爆炸,只是宇宙太浩瀚了,很多超新星爆炸离我们太过遥远,以现有的技术我们还观测不到。所以超新星爆炸很频繁,只是我们看不到,宇宙也并不是我们想象的那样太平。
我们所在的太阳系
但我们身边的太阳也是恒星,它有一天会不会也突然爆炸呢?
其实这倒完全不必担心,前边我们讲过,爆炸基本都发生在恒星生命的末期,而太阳现在正值壮年,至少几十亿年内还没有熄灭的可能,现在我们与其担心太阳会爆炸,还不如先担心太阳变成红巨星时吞噬地球来的更现实,毕竟红巨星可是发生在超新星爆炸之前。
根据恒星的演化过程,当一颗恒星步入老年时,会逐渐演变成一颗红巨星,这时恒星因为氢元素燃烧殆尽,表面温度相对较低但极为明亮,因为它的体积实在是太大了,越来越多的氦元素会向中心聚集导致星球核心压力和温度持续升高,直到最后发展成白矮星,这基本就是太阳的最终宿命,因为它的体积不够大不足以产生爆炸,只有体积达到太阳8倍以上时,才会引发超新星爆炸。
所以,我们所生存的地球周围,根本不可能发生超新星爆炸,因为附近几百光年的星域中根本不存在太过巨大的恒星,所以我们暂时是安全的。由此也可以发现,地球是幸运的,我们人类能诞生并发展至今更是幸运的,冥冥之中上天赐予我们最好的生存环境,我们没有理由不珍惜眼前的一切!
参考资料:
1.王惟中等,超新星爆发的前身星模型研究,1996,知网
2.彭秋和,I_a型超新星爆发理论(I):主要观测特征及其爆发机理,1998,维普网
3.王晓峰,超新星爆发多样性及其前身星物质,2015,知网
作者:牛晓天 校稿编辑:小宛
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