滿天星星的星空里,你有沒有想過那些亮晶晶的星星也有生老病死?有的恒星走完一生,會(huì)安安靜靜變成白矮星;但有些脾氣烈的,臨終前會(huì)來一場宇宙級(jí)的大爆發(fā),這就是超新星。它亮起來能把整個(gè)星系都照亮,扔出去的碎片還能造出新的星星和行星,連我們身體里的某些元素,可能都和它有關(guān)。
超新星的爆發(fā)不是亂發(fā)脾氣,背后藏著兩種不同的引爆機(jī)制。有一種叫Ia型,像是雙星系統(tǒng)里的意外事故。兩顆恒星繞著轉(zhuǎn),其中一顆先老了,變成密度超高的白矮星,慢慢偷另一顆的物質(zhì)。等偷到的質(zhì)量超過一個(gè)臨界點(diǎn),大概是太陽的1.44倍,就像堆柴火燒到了極限,突然炸開來。這種爆炸會(huì)把白矮星徹底撕碎,連渣都不剩。它的亮度變化特別規(guī)律,天文學(xué)家拿它當(dāng)宇宙量尺,靠它算星系之間的距離,準(zhǔn)得很。
另一種更常見的是核坍縮型,多見于大質(zhì)量恒星。比如那些比太陽重8倍以上的恒星,燒到最后,核心聚變成了鐵。鐵這東西特別懶,不產(chǎn)生能量,撐不住恒星自身的重量,核心突然往里面塌。這一塌就像拍皮球,猛地反彈出去,激波把外層物質(zhì)全掀飛,恒星就炸了。如果恒星質(zhì)量夠大,塌完可能變成黑洞;稍輕一點(diǎn),就成了中子星。有意思的是,這種爆發(fā)產(chǎn)生的能量,99%都變成了中微子,一種幾乎不跟物質(zhì)互動(dòng)的幽靈粒子,1987年人類就抓到過一次這樣的中微子,相當(dāng)于聽到了恒星死亡的聲音。
這兩種爆發(fā)還有個(gè)明顯區(qū)別。Ia型炸完啥都不剩,核坍縮型卻會(huì)留下遺產(chǎn),中子星或黑洞。看光譜也能分出來,II型超新星的光譜里有氫的印記,說明它爆發(fā)前還裹著厚厚的氫外層;Ib/Ic型就沒這層外衣,可能是被恒星風(fēng)早早吹跑了,爆發(fā)起來更干脆。
說它是宇宙最亮的煙火真不是夸張。一次爆發(fā)釋放的能量,抵得上太陽燒一百億年的總和,比整個(gè)銀河系幾千顆恒星加起來還亮。被炸飛的外殼速度快得嚇人,每秒能跑3萬公里,差不多是光速的1/10。這些飛散的物質(zhì)會(huì)撞進(jìn)星際空間,形成膨脹的星云,比如蟹狀星云,就是一千多年前一次超新星爆發(fā)的殘骸,現(xiàn)在還在往外擴(kuò),用望遠(yuǎn)鏡能清清楚楚看到它的沖擊波。
更神奇的是,超新星還是宇宙的元素工廠。平時(shí)恒星聚變最多到鐵,金、銀、鈾這些重元素,大多是在超新星爆發(fā)時(shí)煉出來的。它內(nèi)部的高溫高壓會(huì)讓中子瘋狂粘到原子核上,一瞬間造出這些重元素,然后隨著爆發(fā)拋灑到宇宙里。所以你戴的金戒指,可能來自幾十億年前某顆恒星的最后一口氣。
天文學(xué)家盯著超新星看,還發(fā)現(xiàn)了不少有趣的脾氣。有的爆發(fā)后亮度幾天就沖到頂峰,然后慢慢降下去,這是Ia型的特點(diǎn),因?yàn)樗哪芰縼碜砸环N叫鎳-56的元素衰變。有的則會(huì)在亮處徘徊一段時(shí)間,形成一個(gè)亮度高原,這是II型,因?yàn)橥鈱託湓又亟M時(shí)會(huì)不斷釋放能量,像在續(xù)燈。
它的作用遠(yuǎn)不止好看,炸飛的物質(zhì)沖擊星際氣體,能觸發(fā)新的恒星誕生,爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子,還是宇宙射線的主要來源。但也有未解的謎,比如有的超新星亮得離譜,是普通的一百倍,天文學(xué)家猜可能是磁星在背后加油,或者黑洞在幫忙發(fā)光。還有人擔(dān)心,要是附近一百光年內(nèi)有超新星爆發(fā),伽馬射線可能會(huì)毀掉地球的臭氧層。不過,這種概率比中彩票還低。
恒星的死亡不是終點(diǎn),反而是新生命的起點(diǎn)。超新星把舊恒星的骨灰變成新元素,用來造星星、行星,甚至構(gòu)成生命。那些遙遠(yuǎn)的閃光里,藏著我們和宇宙的連接,所以,你覺得宇宙里還有多少這樣的循環(huán)奇跡?
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