首先声明,所谓“新星”、“Ⅰ型超新星”、“Ⅱ型超新星”的“新”字都是一个误会,它们都不是“新”,而是“老”,是“老”星临终前的回光返照,拼尽全力为这个世界留下一抹最后的光茫。那么这后来的92种元素是怎么来的呢?这就是超新星大爆发~大质量恒星死亡留给世界的遗产,是恒星的一种燃烧自己创生世界的无私奉献。

新星、Ⅰ型超新星和Ⅱ型超新星有啥区别,是怎样产生的?

新星、Ⅰ型超新星和Ⅱ型超新星有啥区别,是怎样产生的

首先声明,所谓“新星”、“Ⅰ型超新星”、“Ⅱ型超新星”的“新”字都是一个误会,它们都不是“新”,而是“老”,是“老”星临终前的回光返照,拼尽全力为这个世界留下一抹最后的光茫。那么为什么人们把这种“老”去的恒星叫做“新”星呢?这是古人的误会,那时的人们没有多少天文知识,只是突然发现本来没有什么的天区突然出现了一颗耀眼的星星,这种“新”出现的星星,人们就把它当作了“新星”。

现在的科学已经对宇宙有了更深刻的认知,知道了所谓的“新星”就是恒星死亡时的爆发,而且这种爆发有几种。但“新星”这个词已经被人们广为接受,就一直沿用下来。其实新星就是超新星,其中主要的有Ⅰ型超新星和Ⅱ型超新星,下面就简单介绍一下这两种超新星的来历。Ⅰ型超新星是超新星的一个次型,主要是光谱中缺乏氢线,包括la型、lb型和lc型超新星。

la型超新星主要是白矮星吸积导致的爆发。白矮星是中小质量恒星,太阳质量左右到太阳8倍质量以下的恒星,死亡后的尸骸就是白矮星。白矮星是一种致密的天体,质量有太阳约0.5倍~1.44倍之间,体积却只有地球大小,上面的物质是电子简并态,密度极高,每立方厘米有1~10吨。宇宙中恒星一般都是双星系统或者多星系统,像我们太阳系这样的恒星系统比较少,只占10%左右。

这样就出现了两颗或者多颗恒星中,并不一定同时老去的现象,先死亡的恒星如果变成了一颗白矮星,这种致密高重力的天体就会吸积附近恒星的物质。所谓吸积就是强拉硬扯把附近恒星身上的外衣剥下来,据为己有。被剥下来的气体物质在白矮星表面高温高压下,就会发生燃烧甚至新的核聚变,爆发出巨大能量,将部分物质抛向太空。这种爆发可以把白矮星的亮度瞬间提升50000倍到100000倍,这就是Ⅰ型超新星。

Ⅰ型超新星有反复爆发性格,这是白矮星表面部分物质抛散到太空后,表面又冷却下来,就看不见了。但这并没有结束,白矮星地吸积继续进行着,到达一定地程度后,又出现了第二次、第三次爆发。因此Ⅰ型超新星也是一种变星,周期有长有短,有的几十年会爆发一次,有的几百年上千年才爆发一次。当白矮星吸积达到1.44个太阳质量以上时,就超过了钱德拉塞卡极限,这时候电子简并压就再也抵御不住巨大的引力压了,平衡被打破,更加剧烈的爆发出现。

这种爆发有两个结局,一是爆炸后摧毁了整个白矮星,尸骨无存地化为星际尘埃;二是导致剧烈的收缩,最终收缩呈一个更加致密地中子星。中子星质量超过太阳地1.44倍,半径却只有10公里左右,其上的物质呈现中子简并态,每立方厘米达到1~20亿吨。lb和lc型超新星爆发主要是大质恒星晚期铁核坍缩爆炸,这一点在后面还会细讲。

大质量恒星特和坍缩的爆炸本来归类为Ⅱ型超新星爆发,但由于lb和lc型爆发之前,大质量恒星外壳的氢包层,甚至氦包层都已经失去,这样爆炸就没有了或者极少氢线,所以就归类为Ⅰ型。Ⅱ型超新星是大质量恒星死亡前的辉煌一瞬间,是宇宙中惊天动地的大事件,是恒星临终前给予世界的再创造,扮演了创造宇宙万物的上帝之手角色。

为什么这么说呢?这是因为宇宙中本来只有很单调的元素氢和氦、极其微量的锂,是恒星核聚变,使我们宇宙的元素丰富起来。但恒星核心的核聚变生成的元素并不多,像红矮星这种小质量恒星,一生只能从氢核聚变到氦结束,中心的氢聚变完了就无法启动更深层次的氦核聚变,所以生成不出更重的元素;像太阳这种中小质量恒星,中心氢核聚变完成后,生成一个氦核,核聚变停止后巨大的收缩力会点燃氦核聚变,一直到碳结束。

碳在元素周期表里排行老六,也就是说这时宇宙中只能生成6种元素。比太阳大8倍以上的恒星在碳元素后,巨大的压力和温度会激发碳以后的核聚变,一直到26号元素铁。铁是宇宙中最稳定的元素,核聚变条件很苛刻,不但不会产生能量,还需要消耗巨大能量,这样演化后期的恒星就没有多余的能量来启动铁核聚变了,恒星核聚变之火就熄灭了。

这个时候我们宇宙有了26种元素,但我们人类已经发现了118种元素,是这118种元素才组成了多姿多彩的世界。可以说,没有这些元素,就没有我们眼中的世界,甚至没有人类和一切生物。那么这后来的92种元素是怎么来的呢?这就是超新星大爆发~大质量恒星死亡留给世界的遗产,是恒星的一种燃烧自己创生世界的无私奉献。当大质量恒星中心核聚变燃烧到只剩下一个铁球的时候,核聚变之火熄灭了,再也没有巨大的膨胀力来阻止巨大恒星引力导致的向心压力,恒星外围物质急剧向中心塌缩,这种速度可以达到光速的50%,每秒15万千米,那是何等的一种力量!中心那个极端致密的铁核心(实际上已经是中子星)铁头功无比厉害,把这些扑向自己的物质一律反弹回去!这下就不得了了,物质以每秒15万千米速度反撞冲向自己的同类,星体再也承受不住如此巨大压力,只有惊天动地的爆发。

这就是Ⅱ型超新星大爆发。这个大爆发的温度可以达到100亿K~1500亿K的高温,在方圆数百千米可以再现宇宙大爆炸那一瞬间的状态。爆发瞬间的压力有多大?目前没有研究数据,反正极大极大,其爆发的威力为恒星一生能量的总和,达到一个星系甚至若干个星系发出的总能量,光芒照耀全星系。在这样的高温高压下,还有什么核聚变不能完成呢?所以瞬时,从第26号元素到118号元素,甚至还没有发现的元素都生成了,这个世界的全部可能性出现了。

与大质量恒星爆发相媲美的大爆发还有中子星相撞、黑洞相撞,同样甚至能够爆发出更大的能量。这些爆发当然不止生成现在生命和物质的全部元素,还会产生秒杀世界的伽马射线爆。这种能量爆发是宇宙顶级杀手,科学界认为,宇宙中90以上的生命或文明被这种能量定期或者不定期的清理了,所以人类很难找到知音。我们地球在4.49亿年前就受到一次距离6000光年的伽马射线爆轰击,这是两颗中子星玩二人转游戏,撞在了一起,爆发出的几束伽马射线暴中的一束偶尔扫中了地球,地球就中大奖了,大气分子被撕裂,太阳紫外线照射在被剥去外衣赤裸的地球上,刚刚兴起的奥陶纪生命链条中断了,导致了85%的物种灭绝,这种灾难持续了40万年。


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