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  • 1 # 量子科學論

    這三個壯觀的天文現象都是恆星已經終結的標誌,但其產生機理、性質和表現方式各不相同!

    下面就詳細說說關於新星、Ⅰ型超新星和Ⅱ型超新星的區別,以及是怎樣發生的?我們先從七種不同的主要恆星型別開始說起。

    不管是哪種型別的恆星剛開始誕生時,幾乎是由98%氫和氦組成的。質量最低的恆星例如M級恆星,其顏色為紅色,當然溫度也最低,但壽命很長,一般會超過億萬年,而質量最高的恆星,例如O、B級恆星,顏色為藍色、溫度非常高。但壽命很短,一般為幾十萬年到幾百萬年。而我們的太陽是一顆G級恆星,在質量、顏色、溫度方面處於中間位置,壽命為120億年左右。但Ⅰ型超新星和白矮星有直接的關係,所以我們就說下白矮星怎麼來的?

    白矮星怎麼來的

    我們的太陽和大多數恆星一樣,在耗盡燃料時會將外層的氫殼吹走,內部核心會收縮形成一顆白矮星。

    我們天天說白矮星,但是白矮星是啥樣的?幸運的是,我們有一張哈勃太空望遠鏡拍攝的照片!在A型恆星,我們夜空中第一亮的天狼星,附近就有一顆白矮星伴星圍繞它旋轉。下圖:新星咋來的

    白矮星的顏色、溫度和質量幾乎與它生前的恆星相同,相似度高達70%。然而,白矮星的亮度卻比原恆星低了1萬倍,體積也比原恆星小了100萬倍。

    白矮星是由凝聚在一起的原子在巨大的引力作用下緊密結合而成的,它的質量基本上能和太陽一樣大,但在它的體積只有地球的大小,密度大約是地球的30萬倍。

    在我們的太陽系中,只有一顆恆星,這應該屬於個例。和天狼星的一樣,相當大一部分恆星存在於雙星、甚至三星系統中。當一顆白矮星與一顆相對較近的伴星生活在一個系統中時,白矮星強大的引力就會吸走體積較大、密度較低的伴星的部分質量!

    白矮星本身是由較重的元素如碳、氮、氧(有時還有氖、矽、硫等)組成的,它偷來的物質質量包含大量的氫,這些氫就是白矮星的伴星還沒來得及燃燒的燃料!

    一顆質量小於太陽的白矮星,吸收伴星物質的速度非常慢,通常需要數千年的時間,才有足夠的氫在白矮星的表面大量積聚,重新在其表面發生核聚變,但宇宙的恆星數量十分龐大,所以我們的星系重永遠不會缺少重新爆發核聚變的白矮星。這些再次發生核聚變的白矮星就是我們常說的新星!

    這樣的白矮星比較溫和,也可以說懂得保護自己!在變成一顆新星之後,把偷來的氫燃燒完以後,就沒事了!它會重新在伴星那裡繼續偷燃料,為下一次核聚變做準備,直到又以新星的身份出現!

    Ⅰ型超新星咋來的

    其中一些白矮星的質量非常大,甚至超過了太陽的質量。它們性格稍微烈一點,從伴星那麼偷氫的速度比較快,能快速的在其表面積聚大量的質量!一種更神奇的現象就發生了!

    我們直到白矮星的質量越大,體積就越小!白矮星已經停止了核聚變,所以構成這顆恆星的原子中的電子簡併壓來支撐著恆星的巨大引力,當白矮星的質量迅增加到1.4倍太陽質量時,核心會重新點燃核聚變,發生熱核爆炸,此時就誕生了1型超新星!從理論上講,1型超新星爆發的方式有兩種:一種是緩慢的吸收物質,另一種是兩顆白矮星發生膨脹。下圖:

    這裡說的Ⅰ型超新星和著名的1572顆第谷看到的超新星是同一型別的。

    Ⅱ型超新星咋來的

    除了I型超新星,還有一種更快的方法形成超新星!在我們的宇宙中也非常普遍:從一顆熾熱、藍色的大質量恆星開始,其中質量最大的恆星燃燒燃料的速度是我們的太陽的10萬倍以上,首先將氫聚變成氦,然後氦聚變成碳,以此類推,一層層地進行,直到其核心開始形成堆積成鐵,而鐵已經已經無法再聚變下去了。

    當核心耗盡燃料時,恆星的鐵核也是依靠電子簡併壓來支撐整個恆星的巨大壓力。當鐵核的質量達到1.44倍太陽質量時,核心就會坍塌,產生II型超新星。

    這些超新星的核心會把電子壓進原子核裡和質子結合,形成中子星!雖然中子星的質量和太陽差不多(也可能是太陽的兩到三倍),但中子星的直徑只有幾公里!其中一些中子星快速旋轉併發出大量輻射,快速旋轉的中子星被稱為脈衝星!

    總結:它們之間的區別

    它們的相同點就是,都是恆星晚年終結、消亡的一個過程!

    與普通的新星不同,超新星完全摧毀了原始恆星。當你看到一顆超新星時,你看到的是一顆恆星生命的終結。這就是新星、Ⅰ型超星星和Ⅱ型超新星的故事!

  • 2 # l地球之子l

    雖然喜歡宇宙學,但是沒去看過。我猜測我們現在看見的星球,應該是以“元素”為基本組成單位的星球。越靠近宇宙中心會有以分子為單位的,在近以原子為單位的,繼續一級一級的降。宇宙中心或許會是“無”的狀態。只是推測,不過也沒什麼大用。也證明不了。逗你一樂。

  • 3 # 詩人的眼睛看世界

    關於新星、|型超新星、‖型超新星,現在天文學界普遍被鑽牛角尖式理論捆綁,硬性規定為質量大小不同的恆星末日現象,當然由於某些權威者的堅持,這個認知基本上成為官方理論。

    其實,無論哪種超新星事件,本質上都是恆星命運的轉折點,不過這個轉折點不侷限於質量大小不同的恆星末日,應該是恆星在恆星的各個時期,每到量變到質變的轉折點,就會爆發新星事件,從而瞬間完成質變。

    比如星雲收縮,完成向星球過度,由於瞬間組成分子改變組成結構,既由鬆散的邦聯突變為政教合一的國家,就會爆發大規模的新星事件。

    另外即使是太陽這樣的獨立恆星,它也有行星等做伴星,恆星的伴星也有生命週期,當伴星發生質變時,與主星之間的相互作用就會瞬間失衡,當較小的伴星撞擊主星時,也會爆發新星事件。

    還有宇宙中比較多見的是雙星、三體等恆星系統,在這些恆星系統裡,恆星成員之間千差萬別,所以當其中一個恆星發生質變時,它們之間的相互作用也是瞬間失衡,當然伴隨著的就是新星事件。

    新星事件,由於參與的程度不同,新星事件也就不同,參與程度低的就是新星事件,參與程度一般的,就是|型超新星事件,參與程度劇烈的,就是‖型超新星事件。

    詩人以上只是對普遍認同的新星理論的簡單補充,當然也有暫時沒有發現的其它新星事件的原因,詩人認為,質量大小不同的恆星末日只是新星事件的一種,但不能因此而否定其它新星事件的成因,希望讀者朋友能給出自己的見解。

  • 4 # 時空通訊
    首先宣告,所謂“新星”、“Ⅰ型超新星”、“Ⅱ型超新星”的“新”字都是一個誤會,它們都不是“新”,而是“老”,是“老”星臨終前的迴光返照,拼盡全力為這個世界留下一抹最後的光茫。

    那麼為什麼人們把這種“老”去的恆星叫做“新”星呢?這是古人的誤會,那時的人們沒有多少天文知識,只是突然發現本來沒有什麼的天區突然出現了一顆耀眼的星星,這種“新”出現的星星,人們就把它當作了“新星”。

    現在的科學已經對宇宙有了更深刻的認知,知道了所謂的“新星”就是恆星死亡時的爆發,而且這種爆發有幾種。但“新星”這個詞已經被人們廣為接受,就一直沿用下來。

    其實新星就是超新星,其中主要的有Ⅰ型超新星和Ⅱ型超新星,下面就簡單介紹一下這兩種超新星的來歷。Ⅰ型超新星是超新星的一個次型,主要是光譜中缺乏氫線,包括la型、lb型和lc型超新星。la型超新星主要是白矮星吸積導致的爆發。

    白矮星是中小質量恆星,太陽質量左右到太陽8倍質量以下的恆星,死亡後的屍骸就是白矮星。白矮星是一種緻密的天體,質量有太陽約0.5倍~1.44倍之間,體積卻只有地球大小,上面的物質是電子簡併態,密度極高,每立方厘米有1~10噸。

    宇宙中恆星一般都是雙星系統或者多星系統,像我們太陽系這樣的恆星系統比較少,只佔10%左右。這樣就出現了兩顆或者多顆恆星中,並不一定同時老去的現象,先死亡的恆星如果變成了一顆白矮星,這種緻密高重力的天體就會吸積附近恆星的物質。

    所謂吸積就是強拉硬扯把附近恆星身上的外衣剝下來,據為己有。

    被剝下來的氣體物質在白矮星表面高溫高壓下,就會發生燃燒甚至新的核聚變,爆發出巨大能量,將部分物質拋向太空。這種爆發可以把白矮星的亮度瞬間提升50000倍到100000倍,這就是Ⅰ型超新星。

    Ⅰ型超新星有反覆爆發性格,這是白矮星表面部分物質拋散到太空後,表面又冷卻下來,就看不見了。但這並沒有結束,白矮星地吸積繼續進行著,到達一定地程度後,又出現了第二次、第三次爆發。

    因此Ⅰ型超新星也是一種變星,週期有長有短,有的幾十年會爆發一次,有的幾百年上千年才爆發一次。

    當白矮星吸積達到1.44個太陽質量以上時,就超過了錢德拉塞卡極限,這時候電子簡併壓就再也抵禦不住巨大的引力壓了,平衡被打破,更加劇烈的爆發出現。

    這種爆發有兩個結局,一是爆炸後摧毀了整個白矮星,屍骨無存地化為星際塵埃;二是導致劇烈的收縮,最終收縮呈一個更加緻密地中子星。

    中子星質量超過太陽地1.44倍,半徑卻只有10公里左右,其上的物質呈現中子簡併態,每立方厘米達到1~20億噸。

    lb和lc型超新星爆發主要是大質恆星晚期鐵核坍縮爆炸,這一點在後面還會細講。大質量恆星特和坍縮的爆炸本來歸類為Ⅱ型超新星爆發,但由於lb和lc型爆發之前,大質量恆星外殼的氫包層,甚至氦包層都已經失去,這樣爆炸就沒有了或者極少氫線,所以就歸類為Ⅰ型。

    Ⅱ型超新星是大質量恆星死亡前的輝煌一瞬間,是宇宙中驚天動地的大事件,是恆星臨終前給予世界的再創造,扮演了創造宇宙萬物的上帝之手角色。

    為什麼這麼說呢?這是因為宇宙中本來只有很單調的元素氫和氦、極其微量的鋰,是恆星核聚變,使我們宇宙的元素豐富起來。

    但恆星核心的核聚變生成的元素並不多,像紅矮星這種小質量恆星,一生只能從氫核聚變到氦結束,中心的氫聚變完了就無法啟動更深層次的氦核聚變,所以生成不出更重的元素;

    像太陽這種中小質量恆星,中心氫核聚變完成後,生成一個氦核,核聚變停止後巨大的收縮力會點燃氦核聚變,一直到碳結束。碳在元素週期表裡排行老六,也就是說這時宇宙中只能生成6種元素。

    比太陽大8倍以上的恆星在碳元素後,巨大的壓力和溫度會激發碳以後的核聚變,一直到26號元素鐵。

    鐵是宇宙中最穩定的元素,核聚變條件很苛刻,不但不會產生能量,還需要消耗巨大能量,這樣演化後期的恆星就沒有多餘的能量來啟動鐵核聚變了,恆星核聚變之火就熄滅了。

    這個時候我們宇宙有了26種元素,但我們人類已經發現了118種元素,是這118種元素才組成了多姿多彩的世界。可以說,沒有這些元素,就沒有我們眼中的世界,甚至沒有人類和一切生物。

    那麼這後來的92種元素是怎麼來的呢?這就是超新星大爆發~大質量恆星死亡留給世界的遺產,是恆星的一種燃燒自己創生世界的無私奉獻。

    當大質量恆星中心核聚變燃燒到只剩下一個鐵球的時候,核聚變之火熄滅了,再也沒有巨大的膨脹力來阻止巨大恆星引力導致的向心壓力,恆星外圍物質急劇向中心塌縮,這種速度可以達到光速的50%,每秒15萬千米,那是何等的一種力量!

    中心那個極端緻密的鐵核心(實際上已經是中子星)鐵頭功無比厲害,把這些撲向自己的物質一律反彈回去!這下就不得了了,物質以每秒15萬千米速度反撞衝向自己的同類,星體再也承受不住如此巨大壓力,只有驚天動地的爆發。

    這就是Ⅱ型超新星大爆發。這個大爆發的溫度可以達到100億K~1500億K的高溫,在方圓數百千米可以再現宇宙大爆炸那一瞬間的狀態。

    爆發瞬間的壓力有多大?目前沒有研究資料,反正極大極大,其爆發的威力為恆星一生能量的總和,達到一個星系甚至若干個星系發出的總能量,光芒照耀全星系。

    在這樣的高溫高壓下,還有什麼核聚變不能完成呢?所以瞬時,從第26號元素到118號元素,甚至還沒有發現的元素都生成了,這個世界的全部可能性出現了。

    與大質量恆星爆發相媲美的大爆發還有中子星相撞、黑洞相撞,同樣甚至能夠爆發出更大的能量。這些爆發當然不止生成現在生命和物質的全部元素,還會產生秒殺世界的伽馬射線爆。

    這種能量爆發是宇宙頂級殺手,科學界認為,宇宙中90以上的生命或文明被這種能量定期或者不定期的清理了,所以人類很難找到知音。

    我們地球在4.49億年前就受到一次距離6000光年的伽馬射線爆轟擊,這是兩顆中子星玩二人轉游戲,撞在了一起,爆發出的幾束伽馬射線暴中的一束偶爾掃中了地球,地球就中大獎了,大氣分子被撕裂,太陽紫外線照射在被剝去外衣赤裸的地球上,剛剛興起的奧陶紀生命鏈條中斷了,導致了85%的物種滅絕,這種災難持續了40萬年。

    這就是超新星大爆炸的有喜有憂,悲歡離合,它創造了世界,也時不時的清理一下,給了這個世界多少激情澎湃,又讓這個世界保持者幾許敬畏。

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