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上圖所示是哈勃空間望遠鏡拍攝到的船底座伊塔星(或稱船底座海山二星),是一顆品質非常大的恆星(相當於太陽的100倍),它看起來生命已經非常接近尾聲,大約在未來10萬年左右將成為一顆超新星。自19世紀以來,已經有幾次有記錄的小規模爆發,它會噴發出巨大的氣體雲。上圖顯示的是一個傾斜的沙漏形狀的氣泡。

超新星是恆星演化的終極階段,其品質大約是太陽的6倍。參宿四就是這樣的一顆恆星,它可能離生命的終結只有幾百萬年的時間。獵戶座和昴宿星團中的許多恆星也比這更大。這就是我們所推測的離爆炸點不遠的恆星內部的情況。

圖解: 蟹狀星雲是與1054超新星相關聯的一個脈衝星風星雲

一旦大量的鐵灰堆積在核心,核心就開始坍塌並升溫,這時的溫度剛剛超過10億度。在這樣的溫度下,產生了巨大數量的中微子,以至於它們將能量從恆星內部傳送到太空。有一段時間,恆星發出的大部分能量都是以中微子的形式而不是光的形式,一些天文學家將這稱之為”中微子星”階段。

與此同時,核心的伽馬射線光子攜帶了巨大的能量,以至於每當它們撞擊鐵核時,核心就會碎裂成13個氦核,伽馬射線光子就會從核心消失。這意味著當伽瑪射線被鐵原子核吸收時,核心會因為輕壓力而失去壓力支撐。

圖解:α粒子相當於氦的原子核可被紙所阻擋,β粒子相當於電子可被鋁箔所阻擋,γ射線則具有高穿透性。

同時,無法逾越的能量障礙會阻止鐵原子核碰撞成為較重的原子核。最終的結果是核心繼續坍塌,產生更多的中微子,並且釋放更多的內部壓力。這個過程自行執行,直到核心的密度在幾個小時內變得大到中微子再也無法逃脫。幾乎在一瞬間,中微子將大部分能量釋放到坍縮核的外層,引發了爆炸。

衝擊波從外核傳播出來,穿過恆星延伸的大氣層(此時它是一顆紅色的超巨星),當衝擊波穿過時,我們看到的巨大的光脈衝是超新星爆炸的訊號。因為每個反應都有一個大小相等、方向相反的反應,膨脹的衝擊波也會產生一個向內傳播的衝擊波,這個衝擊波會將恆星的核心內爆成中子星的灰燼或者黑洞。細節取決於超新星爆炸時核心的品質。

上圖所示的鄰近超新星的最近例子出現在1987年的大麥哲倫星系(天文學家稱之為SN1987A)。1987年3月它被發現的時候,幾乎上了所有的報紙,它可以用肉眼看到。到2016年,它不斷膨脹的星雲顯示出一些天文學家從未見過的非凡細節!

相關知識延伸閱讀

超新星是指某些型別的恆星死亡時發生的事件。超新星比新星能量更大。在拉丁語中,新星的意思是”新”,在天文學上指的是一顆暫時的新亮星。加上字首“超級”,將超新星與普通新星區分開來,普通新星的光度要低得多。

圖解:X射線、紅外線和可見光影像合成的多波段開普勒超新星遺蹟,SN 1604。

超新星這個詞是由walterbaade和fritzzwicky在1931年創造的。在過去的一千年中,人們只觀測到三次發生在銀河系內,肉眼可見的超新星事件,儘管在其他星系中也觀測到了許多。銀河系中最近直接觀測到的超新星是1604年開普勒的超新星,同時還發現了兩個更近期的超新星遺蹟。對其他星系中超新星的統計觀測表明,在銀河系中,超新星平均每個世紀發生三次,幾乎可以用現代天文望遠鏡觀測到任何星系中的超新星。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. astronomycafe–諸葛癢癢

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 外星人曾造訪過地球?聽聽科學家怎麼說