超新星

在某種意義上，恆星就像人類：誕生，存活，然後滅亡。在恆星的正常生命中，它們在核心中將較輕的元素聚變成較重的元素。

這是一張合成的圖片，是NASA哈勃太空望遠鏡拍到的蟹狀星雲最大的照片之一，它寬約六光年，是一個恆星的超新星爆炸後的殘餘。中國和日本的天文學家在近1000年前的1054年記錄下了這次劇烈的爆炸，美洲原住民也對這一事件做了記錄。在變成超新星之前，恆星燃燒產生的壓力抵消了它自身的巨大引力，使其穩定存在。恆星內部能夠聚變的元素總量是有限的，而當這些元素燃燒殆盡後，恆星就會 “死亡” ：其性質會迅速發生劇烈的變化，一個新的天體就由此產生了。超新星是這些恆星死亡方式中最具災難性和觀賞性的。

對超新星的剖析

任何品質的恆星，都會在其生命中的大部分時間將氫聚變成氦（四個氫原子核融合成一個氦原子核）：我們將這一階段稱為主序。當恆星中心的所有氫元素都變成了氦元素之後，恆星就會開始將氦元素聚變成碳元素。然而，核心中的氦元素最終也會用盡；因此，如果想要繼續燃燒，恆星必須在較輕的元素一個接一個耗盡後，仍有足夠高的溫度來聚變更重的元素。

若恆星的品質是太陽的5倍以上，則完全可以發生這樣的反應：它們先是燃燒氫，然後是氦，再然後就是碳、氧、矽等…直至鐵元素。鐵的特殊之處在於，它是元素週期表中最輕的一個聚變時不會釋放能量的元素。事實上，鐵在聚變時不僅不會釋放能量，還會消耗一些能量！這意味著，在恆星的老年階段，鐵聚變的過程不僅無法產生足夠的壓力來支撐正在擴張的外層，還會從恆星的核心中吸取熱能。因此，恆星內部缺乏足夠壓強，而恆星外層在引力的作用下向下壓迫內部，結果就是崩塌。

圖為恆星內部發生的核聚變，兩個氫原子核（質子）融合成為一個氘核（氫的同位素），再與其他質子融合成為氦3（氦的同位素），然後繼續融合形成氦4，鈹7，鋰7，硼8等更重的元素。

核心合成鐵的過程中無法產生足夠的輻射壓力，導致了恆星外層的向內崩塌。崩塌的過程非常迅速：大概只需要15秒就能完成。在坍塌過程中，恆星外層中的原子核會被擠壓到一起，產生高溫高壓，聚變成比鐵更重的元素。

SNR 0509-67.5星雲，超新星的殘骸。 這是一個非常美的氣體球，安靜地漂浮在太空深處，被NASA的哈勃太空望遠鏡拍到。超新星爆炸時產生向外擴散的衝擊波，氣體被衝擊後形成了這樣一個氣泡。它被命名為SNR 0509-67.5 (或者簡稱為SNR 0509 )，在距離地球16萬光年之外的一個小星系——大麥哲倫星雲中。

崩塌後會發生什麼取決於恆星的品質。品質小於太陽20倍的恆星會在崩塌中形成中子星：其中心區域裡的原子核會被擠壓到一起，電子被壓進原子核，形成一個密度很大的由中子構成的核心。而外層會從核上分離出去，一場災難性的爆炸繼而發生了，這就是可觀測的超新星爆發。

而高於這個品質的恆星則會有截然不同的命運。恆星外層的崩塌地非常劇烈，即使是中子星也無法支撐外層向下崩塌帶來的壓力。事實上，沒有力足以與這種坍塌抗衡，超新星會產生一個黑洞，這是一個極小且密度極大的時空區域，甚至連光也無法逃脫它的控制。我們並不清楚在這種情況下，後續發生的爆炸的細節。科學家們耐心地觀測天空，尋找那些以前沒有出現的明亮天體，才能發現超新星。由一顆恆星形成的超新星在最亮的時候，其亮度可能會超過整個星系。

超新星的兩種型別，（a）I型超新星，形成與一對密接雙星之中。雙星其中之一先演變成紅巨星，繼而演變成白矮星，另一顆恆星隨後也演化為紅巨星，白矮星開始從紅巨星吸積物質，使其品質不斷增長，最終爆發。（b）II型超新星，也是本文所講的超新星。當恆星進入老年期，核心逐漸聚變成較重的元素，外層由於溫壓不足依舊是較輕的氫與氦。當核心演變成鐵之後，無法繼續聚變，無法產生足夠的輻射壓來平衡恆星自身產生的重力，發生坍縮，繼而爆炸。

宇宙中的可回收與再利用

超新星在宇宙物質回收利用中扮演了重要的角色。我們認為宇宙中幾乎所有比氫和氦重的元素，要麼是在恆星有生之年在它們核心創造出來的，要麼是在較大恆星死亡的超新星爆炸中產生的。之後，超新星會將這些新合成的物質分散到附近的星際空間。這些新的物質會組成新一代含有更多元素的恆星，並且繼續迴圈回收再利用的過程。我們認為太陽中的重元素就是由此而來。科學家認為，太陽系中的行星是由原始太陽附近的盤中的物質形成的，所以地球上所有的重元素（包括人體中的）都有相同的來源。這意味著在字面意義上，我們都是星塵！

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

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author: astro