小黑盒游戏新闻 ( ) • 2024-04-05 10:29

书接上回,上一期已经介绍了Ia型超新星是怎么爆发的,本期接着介绍II型超新星。

II型超新星,这种“大爆竹”在爆炸时虽然没有Ia型亮,但威力却比Ia大!为啥呢?

首先这种爆竹的做工就很有说法!

这个劲儿大

一、恒星变洋葱

众所周知,像太阳这种恒星一直靠内部氢核聚变发光发热,也就是氢融合成氦。(这个过程占恒星寿命的90%!所以现在太阳还没炸。其实也不会炸,因为质量太小了~)

所有恒星都一样,氢就是这些爆竹里的“火药”

随着这种火药的燃烧,恒星内部的氢将变成氦,不过外部还剩一层薄薄的氢。这时核聚变就停止了,而核反应可是恒星“抗压”的来源,因为其会产生向外的热压力与辐射压力来抵抗向内的引力。可现在没了,恒星扛不住就会很快坍缩。

没有核聚变,我活集贸啊

但先别急,坍缩会使核心压力与温度升高,使得氦被点燃,核聚变又重新开始了。

这次的燃料就是上一次燃烧的“灰烬”。但氦可比氢少得多,所以很快就会烧完转变成碳,这时核心就变成碳核,外层包裹着一层残留的氦,再往外是之前剩下的氢。

如果恒星的质量足够大,恒星还会继续坍缩,之后开始碳燃烧,碳之后是氖,再往后是氧、硅……

直到形成铁核。

铁是所有元素中比结合能最高的,所以铁是最稳定的,再也不可能进一步聚变。

恒星最终变成了一个大“洋葱”,由外到内一层包一层,元素依次从氢到铁。这就是II型超新星的爆炸前的样子。

二、别坍了别坍了,我爆还不行吗


现在已经知道了这爆竹长什么样,接下来就该知道怎么点着它了!

点燃这枚恒星爆竹的“罪魁祸首”,还是引力。

上面已经说过,铁不可能再进行核聚变,这意味着恒星彻底凉凉!因为在铁核形成后,没了核聚变提供的支撑力,中心压强会骤然下降,星核就可以为所欲为地坍缩!

坍缩的引力势能转化为热能,使温度持续升高,当温度达到50亿K(开尔文温度)时,接下来发生的事开始烧脑:

铁原子可受不了这么高的温度,它将被“光致分解”——说人话就是铁在这一温度下分解成氦和中子,而形成的氦也将进一步分解成质子与中子,总的来说就是铁分解成了大量的质子与中子

还有一个后续反应,即前面形成的质子将与电子结合成中子,于是恒星的铁核将大变样:核心中子化。

细🔒的话,光致分解与核心中子化会产生两方面的效应:

一方面,两个反应都会产生大量的中微子,它们可了不得!因为获得了内核释放的大部分引力势能,具有很高的抛瓦。之后,高能中微子将由一个看求不懂的效应而被束缚在星核的外层,为后续的壮烈埋下伏笔。

另一方面,这两个反应将大量的热量暴风吸入,使星核温度又下降,电子这时候就蔫了,它们大量被俘获,电子简并压减小,核心继续坍缩

星核的坍缩有个特点,就是密度越大,坍缩越快。所以星核的内部将坍缩得比外层快

这时引力可就杀疯了,连电子简并压都不放眼里!直接把电子都压进原子核中,让它与核内质子结合成中子。

这时,造物主终于忍无可忍,突然产生一个强大的力量牢牢挡住了引力的重压,这就是中子简并!中子简并压与引力抗衡,坍缩停止。

于是,在这场锤炼中,一个强大的存在诞生了:它就是中子星!

此时的星核可以分为内核与外层:内核是坚硬无比的中子结构,至于外层,仍然是正在坍缩下落的星核物质。

一旦中子结构形成,引力对爆竹的点燃任务基本完成了。

这些外层的物质在引力的鼓舞下向中子星发起最后的冲锋,似乎它们也看不惯这个新生的怪物。而后者对此不屑一顾,它在疯狂的物质洪流的洗礼之下毫发未损。

中子星不痛不痒,那些急速下坠的物质就惨了。由于它们的运动是超声速的,由此产生的激波将高速撞向中子星,并发生激波反弹。被反弹的激波携带着巨大动能冲破外层物质。

还记得此前被关押在星核外层的那群中微子吗?饱食了引力势能的它们本来就不安分,十分躁动!现在突然被核心冲出的激波来了个小小的震撼,它们可忍不了!于是高能中微子壳层爆发!

悬在这颗垂死恒星头顶的达摩克利斯之剑上的发丝终于还是断了。强大的高能中微子束巨对星核产生巨大的压力,最终将铁原子外壳驱散,形成了猛烈的II型超新星爆发。

蟹状星云,普遍认为是II型超新星遗迹

爆竹被点燃了,从其内部涌出几乎吞没一切的光芒!直到等光芒暗下去,才能看到壳层物质早已被炸得四散分离!在其间游离的辐射电离了它们,发出绚烂夺目的色彩,这就是一场宇宙级别的烟花秀!

恒星:好看吧,用命换的!

若在这朵烟花里仔细看,就能瞧见一个发着微光的小光点,它就是这场大爆炸的幸存者:中子星。它将在这片遗迹中成为纪念原来恒星的一块接近永恒的墓碑……

看到这里,恭喜你已经了解了II型超新星的爆发机制了!最后,球球大伙点点赞、充充电吧