小黑盒游戏新闻 ( ) • 2024-04-03 22:46

我自星尘中来,到星尘中去。

超新星爆发是恒星世界最剧烈的活动。仅凭一颗超新星的亮度,可与整个星系所有恒星的亮度之和比肩。

然而,即便如此耀眼的光辐射,也不过只是超新星释放的能量海洋里溅出的一滴水。

前提资料:超新星(super nova)可大致分为两大阵营:Ⅰ型超新星与Ⅱ型超新星。其中Ⅰ型超新星根据光谱特征又分为Ia、Ib、Ic三个子类型;II型超新星根据光变曲线形状分为II-L型与II-P型。爆发机制上,Ia型超新星属吸积爆发;Ib、Ic及II型超新星则是核坍缩爆发。本次先介绍Ia型超新星。


Ia型超新星——在宇宙华尔兹中走向毁灭

在椭圆星系或旋涡星系旋臂及星系晕里的某处,有两颗星围绕着彼此无声地旋转。这场宇宙华尔兹并不让人觉得唯美,反倒是处处散发着诡异与不详:

这支舞蹈的两名舞者中,一位是发着橘红色光芒、垂垂老矣的红巨星:在它膨胀的星体边界,强劲的星风将自身的壳层物质不断吹散到宇宙空间——这些属于红巨星的血肉,在脱离星体时由于双星的旋转而携带角动量,本当环绕红巨星旋转。但它们似乎受到了一股来自同一方向、不可抗拒的力量,在这股力量的作用下,红巨星物质缓缓漂向那里——那片黑暗的太空中,有一颗比红巨星小得多、散发着幽幽白光的星星。

它就是另一位舞者:一颗碳-氧白矮星。它那只有地球大小的身躯却能产生恐怖的强大引力,持续吸取着来自其伴星的物质。这条恒星物质的河流,以巨大但脆弱的红巨星为源头,流向小巧而坚韧的白矮星。这幅极度不对称的场景,让人联想到这样一幅怪异的油画:画中,娇弱忧愁的公主与残暴的野兽王子在阴冷昏暗的地堡里起舞,他们华丽的盛装上沾着暗红的血渍……

红巨星的外层物质在进入白矮星轨道后围绕星体旋转,这条暗红河流中的物质产生黏滞摩擦,温度攀升,发出炽热而绚烂的光芒。与此同时,物质流自身的动能不断被损耗,围绕白矮星轨道的回转半径逐渐减小,物质呈螺旋下降,不断落向白矮星,这就是白矮星的吸积盘。

这是一片充满光与热的炼狱。

疯狂的吸积使白矮星的质量不断增长,而造物主为此设定了一个上限——钱德拉塞卡极限。这一铁的定律限制白矮星质量不能超过1.44倍太阳质量。碳-氧白矮星如若胆敢僭越,其电子简并压再不能抵抗自身引力,星体将发生坍缩并触发碳燃烧

作为主序星的幽灵,白矮星的电子简并压力与热无关,无法像正常主序星那样通过热膨胀来调节核聚变产生的热能,这将致使核爆炸失控。猛烈的爆炸将伴随激波的产生,激波迅速扫过那些未燃烧的部分,并将物质急剧压缩加热至点火温度,立即触发核聚变。

现在,整个星体处于失控的核爆狂欢之中。

各种连锁核反应在混乱中迅速进行,一系列包括铁在内的重元素就此产生。星体爆炸抛射的物质以光速的6%高速飞出,同时伴随着似乎将要吞没一切的光芒……

Ia型超新星爆发了。

在爆炸后白矮星完全粉碎,只在原有的位置上留下了一片超新星遗迹。在这片遗迹中,超新星抛射物与星际介质相互作用而形成壳状气体云,它们在其间的辐射电离下发出令人迷醉的色彩……

由于所有白矮星发生坍缩的临界质量都是1.44倍太阳质量,因此所有Ia型超新星爆发释放的能量也是相同的,光度自然也相同(绝对星等为-19.3ᵐ)。因此它可以作为明亮且准确的宇宙灯塔(第一期中的标准烛光),成为我们定标距离的强大工具。

铁之后的重元素均来自超新星爆发。超新星遗迹中的重元素将慢慢扩散到广大的宇宙空间中,与其他星际物质混合,成为下一代恒星诞生的温床,开启另一段命运莫测的演化……

你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星,你左手的原子与右手的原子也许来自不同的恒星。这实在是我所知道的物理学中最富诗意的东西: 你的一切都是星尘.....                                                                                                                                                                       ——劳伦斯·M·克劳斯

你我皆为星辰之子。

以上这就是Ia型超新星爆发的主要历程,它是密近双星中白矮星吸积伴星物质使质量超过钱德拉塞卡极限后的碳爆轰。它也是宇宙中亮度最高的超新星爆发,它的存在对于天体距离的测量、极端条件下的粒子反应、研究致密星及宇宙加速膨胀具有重要意义。