网上有关“什么是超新星爆发?”话题很是火热,小编也是针对什么是超新星爆发?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

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解析:

超新星爆发

著:H.-Th. Janka 译:Shea

每一秒钟在宇宙的某个地方都会发生超新星爆发。即使它们的距离极为遥远,这一恒星灾变现象仍能为我们提供有关恒星形成的重要信息。其抛射出几个太阳质量的恒星碎片丰富了星际空间中重元素和放射性元素的含量。

尽管超新星非常的明亮,但是超新星爆发的能量仅仅是整个事件能量释放的冰山一角。理论预言当爆发恒星的铁核坍缩成中子星或者黑洞时,中微子带走了绝大多数的引力结合能。对超新星1987A的中微子观测证实了这一预言。通常情况下,总能量中只有1%转化成了喷出物的动能,而其中又只有很少的一部分转化成了电磁辐射。

能量是怎样从坍缩的致密核传递到被抛射的物质上去的呢?了解超新星爆发的驱动力对于预测超新星遗迹的质量、爆发的能量以及核合成的产物至关重要。因此有必要在大质量恒星的特质和超新星的观测之间建立起理论联系。但不幸的是,目前观测还无法解释在恒星坍缩核中所发生的物理过程。

未来通过对银河系中超新星的中微子和引力波观测将会为我们提供必要的数据来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-2.html。但是现在我们对超新星的认识都来自数值模拟和分析。尽管已经研究了30多年,而且计算模型也越来越复杂,但是仍没有取得令人满意的结果。

当高能光子把铁核团打碎成单个粒子和核子(质子和中子)时,恒星的铁核就会出现引力不稳定。这时,核子和自由质子就会俘获电子,进而使压力大幅度下降,而且产生大量的中微子。后者可以毫无阻碍的离开恒星,直到密度上升为止。在1秒钟之内,恒星内部核区就会坍缩至核密度,但是由于核子简并和核力排斥作用会阻止其进一步的坍缩。

此时,会产生一个流体动力学激波,并且通过仍在超声速下落的外部核区向外传播。一般认为这一激波并不会直接导致超新星爆发。由于铁核的光致蜕变和中微子辐射,激波会损失大量的能量,因此导致在半径100-200km处失速。

但是仅仅几分之一秒之后,情况就发生了变化。激波之后的温度会大幅度下降,以至于离开刚诞生的中子星的大量高能中微子会被后激波层中的自由核子所吸收。如果这一能量传递达到一定程度,就会释放出原来已经失速的激波,导致一次“延迟”的爆发。因为激波的最终命运取决于这些物理过程之间的强弱对比,所以需要更详尽的计算模型来确定由中微子传递给激波的能量是否足以导致超新星爆发。

威尔逊(Wilson)和梅勒(Mayle)通过使用两个假设成功模拟了这一中微子驱动的爆发,但是这两个假设还没有被普遍接受。他们假设中子星中的对流混合过程加速了中微子辐射。另外,他们认为为了得到所观测到的爆发能量,在中子星介质中会出现高密度的π介子(产生于夸克和反夸克之间的强相互作用基本粒子)。这两个假设都有利于导致超新星爆发,因为中微子所传递的能量会随着中微子数目和其本身能量的增大而增大。

但是这一模型也忽略了一些重要的物理过程,正如超新星1987A的光谱观测所显示的,爆发中放射性元素镍以出乎意料的高速运动。这一观测预示大尺度的喷流携带着物质从中子星进入爆发恒星的外部壳层。多维模拟确实显示了在新诞生的中子星与超新星激波(那儿由于中微子加热而形成了一个对流不稳定层)之间的强烈瓦解作用。而且,中子星发出的大量中微子以及上升的高温物质也帮助激波进一步的向外传播。这两个效应对于先前描述的延迟爆发机制至关重要。

最近,进行了首次三维模型的计算,这是超新星模型中的又一个里程碑。其证实了先前二维模型的结果。蘑菇状(见图)的结构开始出现,然后发展成大尺度的结构。由于子扰动,中微子驱动的后激波对流可以解释超新星爆发中核合成产物分布的各向异性。加上自转,它也可能会形成非对称的球体,以及观测到的年轻脉冲星所具有的极大反冲速度。

[说明]:超新星的三维模拟。这张透视图显示了新诞生的中子星中的对流混合过程来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-56.html。流体动力学不稳定性导致了蘑菇状结构的产生。不同的颜色代表了在一个恒定质子-中子比例面上不同的流体熵的值(蓝色低,红色高)。摘自文献:E. Muller, H.-T. Janka, Astron. Astrophys. 317, 140 (1997)

但是,目前还没有模拟能精确证明中微子加热机制是完全正确的。在最好的二维、三维模型中,有关中微子的物理过程仍是被大大简化的。其中的恒星会以极高的速度爆发,留下一个较小的中子星,同时抛射出大量的锶、钇和锆,但是其丰度与银河系中所观测到的并不相符。中微子主导了超新星爆发的能量,而且决定了核合成的结果。精确描述中微子的输运和相互作用将有助于解决这些问题。

通过整合牛顿和广义相对论流体动力学模型中的中微子输运玻尔兹曼方程,可以获得新的结果。但是在球对称(一维)模型中没有出现超新星爆发的结果。

下一步就是在二维和三维模型中加入这一对中微子更精确的处理方法,同时也要进一步改进中微子在高密度物质中互相作用的有关方程。对于高温中子星的研究也十分有价值,而且超新星爆发中磁场的作用也需要进一步的研究。只有囊括了所有这些问题,我们才有可能获得大质量恒星爆发的标准模型。

超新星爆发是什么样子,对地球会产生什么影响?

通俗简单的答案是:宇宙中最强能量爆发是超新星大爆发和伽马射线暴。

这是单个天体或者宇宙中任何单个的物体所能发出的能量。来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-34.html

这种能量除了宇宙大爆炸时所发出的能量。

实际上,超新星大爆炸和伽马射线暴既是一回事又是两回事。来源:https://wanghongming.com/zhishi/202412-63.html

说它是一回事,是因为伽马射线暴是超新星大爆发的产物。所谓的超新星大爆发有狭义和广义两种情况。这里说的是广义超新星大爆发。

狭义的超新星大爆发一般被理解为大质量恒星演化末期的爆发。理论上认为,超过太阳质量8倍的恒星,在演化末期会发生超新星大爆发。

爆发后的结果是8倍以上30倍以下太阳质量恒星,尸骸是一颗中子星;30倍以上太阳质量的恒星爆发后会留下一个黑洞。

这只是大致的理论,超新星大爆炸有着很复杂的机制,比如还涉及原恒星的金属含量大小等,因此上述质量的恒星爆发结果并不一定完全相同,有的大质量恒星甚至爆炸后尸骨无存。

广义的超新星大爆发就不单指大质量恒星了,黑洞相撞、中子星相撞、白矮星相撞、它们之间相撞、白矮星吸积超过钱德拉塞卡极限发生爆发、中子星吸积超过奥本海默极限发生爆发,这些现象的爆发都会发生大爆发,有些比单纯的恒星大爆发能量还要高。

如la型超新星就主要是指白矮星吸积或者相撞,超过钱德拉塞卡极限形成的爆发。

实际上,在科学界把宇宙中出现的天体爆发闪光现象广义称为超新星爆发。

超新星大爆发,有的会产生伽马射线暴,有的不会产生。一般来说较小能量的爆发就不会产生伽玛暴。

这些较小能量的爆发包括la型超新星爆发,和质量小于太阳30~40倍的恒星核坍缩爆发,也就是Ⅱ型超新星爆发。

黑洞相撞、中子星相撞、50倍太阳质量以上的恒星,发生伽马暴的概率要大很多。

超新星爆发的发现可以追溯到古代,记载最早发现的超新星,是中国东汉时期的185年。

据《后汉书来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-48.html?天文志》记载:?中平二年(185年)十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒,稍小,至后年六月消?。

这颗超新星已被天文学家们命名为SN 185,并且被认为是一颗la型超新星。

过去,超新星爆发很少被人们观测到,因为古代主要依靠人们的眼睛观测,即便后来有了望远镜,也很难发现在密密麻麻繁星中突然闪烁的几下星光。

近代以来,天文学家们采用自动巡天望远镜,采取拍照记录的办法,就发现了许多超新星爆发现象,这些爆发基本都是银河系外的爆发,距离我们都很远。

这种超新星爆发每年都有许多,有的年份有几百颗,也有极少年份只有一两颗。迄今人类已经记录了上万颗超新星爆发,但超新星在一个星系里爆发的情况较少,银河系一般50年有一颗超新星爆发。

银河系最后发现的一颗超新星是在1604年10月9日,距今已经400多年了。德国天文学家开普勒对这颗超新星做了详细记载,因此被命名为?开普勒超新星?。

开普勒超新星距离地球6000光年,很亮,视星等达到-2.5等,应该是当时天上最亮的一颗恒星。

迄今发现最亮的超新星是ASASSN-15lh。

这颗超新星由中国北京大学东苏勃科研团队发现,其亮度达到银河系千亿恒星总光度的20倍,是太阳亮度的5700亿倍。

伽马射射线暴是上世纪六十年代偶尔发现的。

那时还是冷战时期,美国发射了一颗叫?帆船座?的卫星,专门用于监测前苏联和中国的核试验产生的伽马射线。核爆会产生伽马射线,通过收集伽马射线的强度和量,就能够知道核试验的当量和位置。

但这个卫星却受到了来自宇宙的随机的伽马射线增强信号,几乎每天都有,增强又减弱。

这些射线暴并非来自地球,而且强度超过全天伽马射线总和。

后来的研究表明,这就是来自宇宙的伽马射线暴。这是出乎意料的收获,无心插柳柳成荫。

这种伽玛暴来自遥远的宇宙深处,一年多时发生数百次,每次持续时间最短只有千分之一秒,长的可达数小时。来源:https://www.wanghongming.com/cshi/202501-147.html

研究认为,这种伽玛暴的发生一般是大质量恒星死亡发生超新星大爆炸,或者黑洞、中子星等相撞爆发出来的巨大射线流,这种强大的射线流一般从天体磁极发出,是天体死亡前将自己残余能量瞬间发射完毕的结果,是大质量天体的回光返照和最后一搏。

如1997年12月14日探测到发生在距我们120亿光年一次伽玛暴,在爆发瞬间一两秒内,亮度与除了它自己的宇宙同辉,50秒钟释放的总能量相当银河系200年辐射能量总和,比超新星爆发大几百倍。

而1999年1月23日观测到的一次伽玛暴则比这个还要猛烈10倍。

这种能量爆发,可以在其周围几百千米范围内,再现宇宙大爆炸千分之一秒的高温高密状态,也就是万亿度高温,物质只有轻子出现。

因此伽马射线暴是人类观测到的最大能量爆发,无与伦比来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-46.html

我们所认知的宇宙,只有宇宙奇点大爆发那一刻比这个能量大很多,除此之外还没有发现任何宇宙事件可以与伽马射线暴相提并论。

但宇宙大爆炸迄今还只是一个理论,人类无法回溯观测,而伽马暴是观测发现。来源:https://wanghongming.com/zhishi/202412-106.html

地球人类制造的最大能量就是氢弹爆发。

而太阳随便冒一个泡,表面一个小小耀斑就相当百亿颗巨型氢弹的能量。

ASASSN-15lh超新星大爆发相当太阳能量的5700亿倍,银河系总辐射能的20倍。

而巨大的伽马射线暴能量相当银河系数百年甚至数千年总辐射能量,比一般意义上的超新星爆发能量要大数千倍!

这种伽马射线暴几乎每天都在宇宙中发生!来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-3.html

科学界共识:伽马暴是宇宙生命和文明顶级杀手。

现在的科学研究有一个较为广泛的认识,就是认为宇宙文明有90%以上被伽马暴清理了。这是宇宙中文明极为稀少,迄今人类没有找到知音的主要原因,也是宇宙文明难以发展到高级别状态的原因来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-114.html

地球也曾经受过多次伽玛暴袭击,有些距离遥远当量较小,因此影响并不大。

最大一次伽玛暴袭击是距今4.4亿年前,距离地球约6000光年的一对中子星相撞,迸发出来的数束伽马暴其中一束恰好扫中了地球,导致了地球大气层被击碎,海洋浮游生物被杀灭。

从而引发了地球生物灭绝的一系列连锁灾难,大气被破坏,导致了太阳辐射和气候的剧变,冰河时代来临,10%的海洋被冰封,海平面降低100米,这种灾害持续了40万年,导致了85%以上的物种灭绝,地球生物重启。

伽玛暴何时再光顾地球,还会被生命重启的机会吗?我不知道。

我只知道,伽玛暴是这个世界最厉害的杀手,伽玛暴是超新星的产物,因此它们或许就是一码事。来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-53.html

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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恒星虽然有一个永恒的名字,但它却并不是永恒的,当一颗恒星燃尽了它全部的能量,便会爆发、坍缩,最终根据自身质量的不同而成为黑洞、中子星或者白矮星。

当一颗质量足够大的恒星的主序星阶段结束之后,便会经历超新星爆发,在爆发的一瞬间将会释放巨大的能量,这股能量有多大?无法度量。这样说法,一颗恒星通过核聚变照耀其周围的宇宙空间几百亿年所释放的全部能量加起来可以与超新星爆发一瞬间释放的能量划等号。这一点也不夸张,正是因为瞬间的能量释放如此巨大,所以才能够照亮整个宇宙。

超新星爆发能够照亮整个宇宙或许只是一种形容,但毫无疑问,即使是在十几万光年以外的地方发生了超新星爆发,我们也完全可以在地球上用肉眼观测到。

什么?你没有看到过?别急,也许很快你就会看到了,因为有一颗恒星正处于超新星爆发的边缘,随时都有可能发生爆发,而且它并不在遥远的几万或十几万光年以外,它就在我们的身边,和我们同在银河系之中,这颗恒星就是海山二。海山二虽然和我们同在银河系之中,但银河系实在过于庞大了,所以它和我们还是有些距离,大约为7500光年。

海山二和我们的距离虽然遥远,但胜在个头够大,其质量在太阳的150倍以上,而其表面温度则可以达到一万摄氏度左右,最高可能超过三万摄氏度。来源:https://www.wzwxpx.com/cshi/202501-167.html

那么,为什么说这颗巨大的恒星正处于超新星爆发的边缘呢?因为它已经极其不稳定了。早在一百多年前,也就是1843年的时候,海山二曾经发生过一次十分剧烈的星体活动,当时,从地球上观测,它的亮度甚至已经追平了天狼星。要知道,天狼星与地球的距离约为8.6光年,一颗远在7500光年以外的恒星的亮度追平了天狼星,其活动所释放的能量有多么巨大就不言而喻了。

天文学家认为海山二的天体活动之剧烈甚至会使得其形状发生变化。

如此不稳定的一颗恒星,真的是随时都有可能发生超新星爆发。那么,它到底还需要多久的时间才能够出现超新星爆发呢?我们这代人是否有缘目睹呢?这很难说,一颗恒星具体出现超新星爆发的时间是无法估算的,也许这颗极不稳定的恒星已经发生了超新星爆发也未可知。要知道,它和我们之间的距离有7500光年,也就是说光要走7500年的时间才能够到达地球,所以那里发生的事情都要过7500年才能够被我们所观测到。所以此时此刻,它很有可能已经发生了超新星爆发,只是我们还没有看到。

那么,超新星爆发看起来到底是什么样子呢?瞬间释放巨大能量的超新星爆发是否会对我们产生影响呢?

超新星爆发会对近距离的天体产生巨大的影响,但如果距离达到了上百光年,那么就几乎不会受到影响,更何况海山二与地球的距离超过了七千光年,就更不用担心了。在如此远的距离之上,我们所能够观测到的超新星爆发现象就是夜空中的一颗星星亮度突然增加,在一瞬间之后又归于沉寂,有科学家认为大质量的海山二如果爆发,亮度可能会追平月亮,这种可能性的确存在,但概率极低。所以,超新星爆发虽然是宇宙间极为剧烈的一种天体活动,可在我们看来,也并不十分瞩目。

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