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  • 1 # 使用者8305145425623

    需要鐵核質量積累到錢德拉塞卡極限。畢竟第一個鐵元素形成出來的時候還無所謂“鐵核”對吧。

    首先,晚年的AGB紅巨星一直都在透過慢中子俘獲合成重元素,別說鐵了,比鐵重的都有。只不過這個過程不在核心發生,也無法產生能量,所以不能支撐核反應繼續下去。

    II型超新星的形成是這樣的:

    核心鐵元素聚集,最終達到電子簡併態(這一步和太陽氦閃是差不多的);

    鐵核質量不斷增長,直到超過錢德拉塞卡極限;

    電子簡併壓無法支撐,鐵核開始坍縮(這一步和1a型超新星是差不多的);

    鐵聚變不能放熱,鐵核內部沒有能量,無法阻止坍縮排一步發展;

    鐵核的溫度急劇升高,引發光致蛻變,鐵核分裂成了中子和氦原子核;

    氦剛產生就碰上了貼臉的電子,在極高溫下,氦很容易俘獲電子並與之結合;

    電子被壓進了質子,發生B衰變的逆過程,把質子中和成了中子(這個過程會放出中微子);

    全是中子的原子核之間瞬間喪失了電磁排斥力,所有原子核全都撞在了一起;

    往後有兩種可能性:

    1,恆星質量在40個太陽質量以下:

    中子簡併壓頂住了坍縮,坍縮終於停止,核心變成中子星;

    核心外部的物質跟著一起下落,加速到光速的23%時突然撞上中子星表面,被瞬間壓縮;

    外部物質反彈+壓縮高溫點燃更多核聚變,產生的能量產生了向外的衝擊波;

    中微子與衝擊波作用,推動衝擊波向外擴張,衝破恆星表面,把包層驅散。

    大量光線放出,形成超新星;

    部分物質落回核心的中子星上,增加它的質量。如果最終超過3個太陽質量就會變成黑洞。

    2,恆星質量在40個太陽質量以上:

    沒有任何力量能頂住核心的坍縮,核心直接變成一個黑洞;

    黑洞在恆星中心開始吸收物質,構造吸積盤和兩極噴流;

    巨大的摩擦產生了熱能,扭曲恆星物質,把恆星外殼攪碎噴出;

    兩極噴流衝破恆星噴出,形成伽馬射線暴;

    極超新星。

    一個電子簡併壓支撐的白矮星,尺度大概和地球相當(一萬多公里直徑),而中子簡併壓支撐的中子星,尺度大概只有幾公里。2型超新星就是因為物質突然跌落了這一萬公里所導致的。

    但是,在實際觀測中,我們沒必要區分鐵開始形成還是鐵積累到錢德拉塞卡極限,因為兩者幾乎沒有時間差。

    一方面元素越重,等質量的粒子數就越少;另一方面元素越重,產能效率越低。要保證恆星流體靜力學平衡,核反應越往後必然會越快。以太陽為例,氫聚變持續了近100億年,但氦聚變只會持續1億年。大質量恆星到最後發展到重元素聚變的時候,時間更是短到可以忽略。最終聚變到鐵的核反應持續時間可能只有幾天而已。

    大質量恆星壽命再短,也得有個幾十上百萬年。超新星爆發的衝擊波從核心傳到表面都要幾天時間、所以鐵核形成的時間完全可以忽略。

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