超新星爆炸的能量有多大?

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超新星爆炸是恒星演化到后期到红巨星段,当聚变能不能支撑恒星本身的引力时,恒星物质就快速向核心坍塌,在这个过程中恒星内部的高温高压使氦瞬间聚变为诸多重元素如碳、氧、氮…铁等,这个聚变过程会释放出巨大的能量导致超新星爆炸,爆炸的残骸物质就是组成行星的轻重元素,这些物质被高速抛射入太空。这些组成行星的物质初始是炽热的气态,随后在寒冷的太空中慢慢冷却,形成正圆球状规范行星。由于恒星不同层面压力和温度不同,因此,组成行星的这些残骸物质组成的元素轻重也是有层次的。


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超新星爆发是指恒星演化至终点时发生的剧烈爆炸。人类历史上发现并纪录的第一颗超新星爆炸,是由我国《后汉书》记载的。“中平二年十月癸亥,客星出南门中,大如半筵,五色喜怒,稍小,至后年六月消”。这次超新星爆炸的光芒在天空中持续了八个月,即使是白天也清晰可见。天空中宛如出现两个太阳。另一次著名的超新星爆炸,也由我们宋代天文学家进行过观测纪录,“至和元年己酉,客星晨出天关之东南数寸,嘉祐无年三月乃没。”之所以说它“著名”,是因为我们至今仍然能观测到它的残骸,这就是众所皆知的“蟹状星云”。

超新星爆炸所释放的能量究竟有多大?有天文学家估计,这个能量相当于它在整个主序星阶段所释放能量的总和。以太阳为例,太阳每秒消耗的质量为427万吨,代入到质能方程E=MC^2,可以感受到这个E是个无比巨大的数字。但这仅仅只是太阳一秒钟释放的能量。用这个数字乘以太阳的年龄46亿年,约略就是可以得到超新星爆炸释放能量的数量级。这个数字恐怕已经超出了人们的想象。

如果在地球范围的几十光年内,有超新星爆炸的发生,毋庸置疑,一定会导致地球生命的全部灭绝。爆炸带来的高能粒子和伽玛射线一旦扫过地球,对地球生物必将造成毁灭性打击。

刘慈欣有一部科幻作品《超新星纪元》,描写的就是这样一个场景。御夫座一颗超新星突然爆发,导致地球上所有成年人以极快的速度相继死亡。虽然只是一部科幻作品,但也侧面告知了超新星爆发的可怕程度。


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超新星爆炸威力又多大?首先要明白什么是超新星,“新星”是一切星中最惊人的,而且也实在是一切天界现象最惊人的。它们被叫做“新星”,其实并不是新生出的星,只是表面和大多数恒星一样永恒暗弱的星,因为我们未知的缘故突然炸裂了而已。在几小时之内,它们由不可见而一直升到不知若干倍的明亮。在它们暂时的光芒绝顶时,它们有时可以比得上最亮的恒星,而更稀少的时候竟可比得上最亮的行星的。以后它们又较迟缓地沉入比较的黑暗中去。

最美的新星在1572年出现于仙后座中。它常被称为“第谷星”,因为那位着名天文学家虽非这颗星的第一个发现者,却是第一个观测者。那颗星突然升到和金星相等的亮度以后暗淡下去,约6个月以后消失不见。蛇夫座中的“开普勒星”比木星还要明亮。这颗星在1604年出现于天空,整整一年半都可为肉眼所见——当时还没有望远镜可以继续看下去。

20世纪初有4颗很亮的新星出现。英仙座

新星出现于1901年,比五车二亮一点。天鹰座新星出现于1918年,是300余年来最亮的一颗,超过所有的恒星——除了天狼。在两三天内它增加了差不多5万倍的亮度。天鹅座新星在1920年几乎和天津四一样亮,正在这北方大十字(天鹅座)之顶。绘架座新星出现于1925年,最亮时达到1等。

这些都是突然出现的明亮新星。有许多新星最亮时也不能为肉眼所见的,其中有的是借摄影而得,无疑还有许多升起衰落而未被人望见的。有人推测每年有至少20颗可为小望远镜看见的新星在我们周围恒星中突然出现,而此外还有无数颗在我们的银河系以外。

总之,新星并不是非常稀罕的,在恒星的悠长的生命中大概每一颗都可以有这样特别炸裂的时候的。但一想起我们的太阳也许有一天会这样炸裂,那就更加有趣了。这样的事件毫无疑问的要成为地球上生命的最大的灾难。我们很惊奇在恒星的平常和顺的动作中何以能生出这样的炸裂来。天文学家利用望远镜、分光仪、照片,得到了不少关于这种突变现象的资料。我们现在说,新星伴随着恒星的死亡而出现,是引力塌缩的后果。当晚期恒星的内核不再提供足够能源时,引力开始发挥巨大威力,通过一系列剧烈的物理过程,释放出巨大的能量。

这种释放巨大能量的爆炸极其明亮,过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个,并可能持续几周至几个月才会逐渐衰减。而在此期间,一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当。恒星通过爆炸可以将其大部分甚至几乎所有物质以高至十分之一的速度向外抛散,并向周围的辐射。这种激波会导致一个由膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构形成,这被称作。超新星是星系潜在的强大来源。初级宇宙射线中来自超新星的占了很大的比例。

恒星是宇宙的能源仓库,是大自然建立复杂而巨大的工程的砖块。它们都是极其炽热的气体的球,其中所含的气体的量各星相差得并不太远。但在大小方面却有极大的不同,其直径排列起来要从红色超巨星的几亿千米到白矮星的几万千米。前者平均比空气轻几千倍,后者却比水还重几万倍。在其中心,至少密度是极大而温度也高得不可思议。有的恒星变光,使人想到脉动;有的会炸裂。如是如是便是所谓恒星。


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