鲸落海底，哺暗界众生十五年；星陨深空，哺宇宙万物百万年。
在看不见的宇宙深空，那些远比太阳更大、更炽热的恒星，像一头头蓝色巨鲸，畅游深海。
每当它们陨落，其遗骸会孕育下一代恒星、行星、卫星……甚至生命。地球就源于曾经陨落的大质量恒星洒下的星尘。
在百万年的夜空中，总会不经意间出现那么一锥星光刺穿穹幕，耀空数月，我们将之称为超新星爆发。它们大致分为两种：核心塌缩型超新星（Ⅱ型超新星Type II Supernova）和Ia型超新星（Type IaSupernova）。
核心塌缩型超新星是大于8倍太阳质量的巨恒星才配享有的一种临终仪式。它究竟是如何爆发的？它与Ia型超新星有何区别？它们和生命到底有何关联？
让我们先找到一颗即将逝去的蓝巨星，一层一层地拨开它的心，看看最深处藏着怎样的秘密吧。
01
在恒星家族里，以蓝色为尊，代表更大的质量与更高的温度（发出的光频率更高），正如古西班牙人喜欢用“蓝血”来代称贵族一样。
贵族的心思总是一层藏一层般多心，越是年迈，越是多心。在生命的后期，蓝色恒星内部会出现类似“洋葱皮”一样的结构，各层元素相互层叠，中心是最高质量元素——铁。
铁，是大自然中最稳定的元素。因为将原子核结合在一起的强力是一种短程力，所以原子核有一个空间限制。而铁的56个核子（质子+中子）刚好能把这个原子核空间填满，不挤也不空。
如果这个空间太空，原子核就具有装更多核子的势能，而聚变就是往里面装核子，填满空间将势能转化为能量，释放出来。
一般来说，装进56个核子就装满了，但如果还要挤，也挤得进去，不过就需要额外施加外力。这就意味着铁以后的聚变需要吸收能量，而且当装进去的质子数超过84个，原子核还会自发向外吐出多余的核子，称为自发衰变。
而裂变是聚变的逆过程，所以反之亦然。而聚变与裂变到底释放或吸收多少能量，由不同元素平均结合能的变化来决定。
平均结合能升高释放能量，平均结合能减少吸收能量。氢聚变比铀裂变，上升的平均结合能高得多，所以氢弹比原子弹威力更大。
核子数与平均结合能的关系图
总之，老铁因为太“稳”，对于恒星来说反而扎心！
因为恒星需要热核反应释放能量才能得以存在。然而当核心已经形成铁芯时，则意味着巨恒星已经迎来了自身的能源危机。
不过到这个时候，核心早已是简并态了，有电子简并压力扛着，暂时不会崩塌。核心本质上已经变成了一颗“铁白矮星”。
但随着核心释放能量的减少，核心势必收缩升温，让外层壳中靠近核心的元素进行聚变，释放能量。从总体趋势来看，恒星表面将变冷，由一颗膨胀的蓝巨星向一颗红巨星转变，期间可能还会伴随几次振荡。
当然，一切表象的变化，都源自内心的挣扎。
02
随着核心持续收缩，越来越多的物质被挤进核心空间。当核心那颗混合着各种元素的白矮星质量大于1.44倍太阳质量（钱德拉塞卡极限）时，核心的电子就必须以比光速更快的速度运动，才能产生足够的简并压力来阻止重力塌缩。
然而，电子不能比光速快，所以1.44倍太阳质量的核心必定塌缩，电子简并力被重力击溃。密度再升高，电子被迫与质子结合，生成中子与中微子，这种反应称为逆β衰变。
以一个15倍太阳质量的恒星为例，在这个过程中，原本地球大小的铁芯会在150毫秒内缩小至一个城镇大小，密度达到10^14克每立方厘米，新的中子简并压力瞬间建立，核心坍缩突然停止，成为一颗稳定的中子星。
但外层物质依然向内坍缩，有时速度可达光速的25%。急速坍缩的外层物质与中子星表面发生碰撞，然后引起剧烈的反弹。这种反弹形成的冲击波携带着非同寻常的能量，一半将恒星外层吹散，一半直接转化为热能，成为我们眼中的超新星。
冲击波要传导至恒星表面大约需要几个小时，所以一颗核心塌缩型超新星有时需要几个月的时间才能到达其最亮状态。而且当冲击波穿过外层物质时，会为其供能引发聚变，产生非常多的重元素，如你穿戴的金银，以及核武器中的铀。元素周期表上所有高于铁的元素都在这里被创造出来。
如果说万物皆有使命，那超新星的使命就是为宇宙提供所有的重元素，没有这些重元素就绝无产生生命的可能。另外，除了重元素，超新星还是一个大规模的中微子工厂。
03
中微子是一种十分散漫，且独来独往的微小粒子，最大的特点就是穿透性。它们不喜欢与任何物质发生相互作用。
作为核反应的必然产物，中微子常常伴随着阳光来到地球。每秒钟都有成千上万的中微子透过我们的身体并穿过地球，就好像我们根本不存在一样。所以超新星爆发时，中微子会带走大量的能量。
然而事实上，在恒星核心处刚刚形成中子星时，在恒星塌陷期间，并不是所有中微子都能逃脱，高浓度的中微子会与掉下来的气体相互作用，并将其煮沸，产生“中微子加热”效应。也就是说，通过中微子的能量与来自中子星的反弹能量，才共同点亮了比整个星系更加明亮的超新星。
1987年2月23日，现代人曾亲眼目睹过一次超新星。在大麦哲伦云旁边出现了一颗肉眼可见，约北极星亮度的超新星，实际上它比太阳亮1亿倍。
超新星1987A的遗迹
其上明亮的气体环，发生在随超新星冲击波逸出的恒星风与之前红巨星阶段缓慢的恒星风碰撞的过程中。这些激荡的恒星风将超新星产生的能构成生命的重元素吹向远处。
同时，冲击波也能帮助周围遇到的气体分子云团凝聚，为新恒星的诞生提供契机。
在银河系中，核心塌缩型超新星约每50年就会发生一次，但大部分都被银河系的尘埃所掩盖。
04
除了核心塌缩型超新星，双星系统的白矮星也可能成为一颗超新星，称为Ia型超新星。
在任何双星系统中，双星之间都有一个叫做内拉格朗日点（Inner Lagrangian Point）的特殊位置。在这个点上，双星作用于其上的引力将完全抵消。
两个恒星的洛希瓣（Roche Lobe）会在内拉格朗日点上交汇。以上的洛希瓣是围绕恒星通过拉格朗日点的一个假想临界面。在这个临界面范围内的物质会受到该天体的引力约束而在轨道上环绕。如果一颗恒星足够大，大到足以填满它的洛希瓣，物质就会从这颗恒星流向另一颗恒星。
如果一颗白矮星通过这样的方式，吸收来自伴星的质量。随着质量的慢慢增加，接近1.44倍太阳质量的钱德拉塞卡极限，其核心温度将达到碳融合所需要的温度，在简并气体中引发爆炸性的失控核反应。白矮星最终就会像超新星一样爆发并完全蒸发，不过只会短短持续几天的时间。这种超新星本质上就是一个巨大的碳炸弹！
Ia型超新星属于一种固定的临界值爆炸，因此实际亮度稳定不变，且可以十分精确地计算出来，通过对比观测到它的可视亮度，就可以用来测量宇宙中的距离，堪称现代天文学中的完美“标准烛光”。寻找Ia型超新星也就成了现代天文学的一项重要工作。
总的来说，两种超新星的形成机制完全不一样。核心塌缩型（Ⅱ型）超新星源自巨星的核心塌缩，能量来自于重力；Ia型超新星是由白矮星吸积物引起的碳炸弹，能量来自于核聚变反应。Ia型超新星的峰值和衰减速度比核心塌缩型（Ⅱ型）超新星要快得多。
我们的太阳由于质量不达标，注定成为不了核心塌缩型超新星。同时，太阳系不是双星系统，因此在成为一颗白矮星后，也永远成为不了Ia型超新星。
不过，它成为了银河系中为数不多能孕育出生命的恒星，也应该足够骄傲了。
而我们都是星尘的子民，终要回归。