超新星:英文名為supernova,也稱:nova。
理論而言,質(zhì)量介于太陽的8~25倍之間的恒星會在一場超新星爆炸中結束自己的生命。當這顆恒星耗盡所有可用的燃料,它就會突然失去一直支撐自身重量的壓力,它的核心坍縮成為一顆中子星或者黑洞??一顆毫無生氣的超致密殘骸,外側的氣體包層則會以5%的光速拋射出去。
當恒星爆發(fā)時的絕對光度超過太陽光度的100億倍、中心溫度可達100億攝氏度,新星爆發(fā)時光度的10萬倍時,就被天文學家稱為超新星爆發(fā)了。
一顆超新星在爆發(fā)時輸出的能量可高達(10)^43焦,這幾乎相當于我們的太陽在它長達100億年的主序星階段輸出能量的總和。超新星爆發(fā)時,拋射物質(zhì)的速度可達10000千米/秒,光度最大時超新星的直徑可大到相當于太陽系的直徑。1970年觀測到的一顆超新星,在爆發(fā)后的30天中直徑以5000千米/秒的速度膨脹,最大時達到3倍太陽系直徑。在這之后直徑又開始收縮。(數(shù)字不準)
超新星的由來
恒星中心開始冷卻,它沒有足夠的熱量平衡中心引力,結構上的失衡就使整個星體向中心坍縮,造成外部冷卻而紅色的層面變熱,如果恒星足夠大,這些層面就會發(fā)生劇烈的爆炸,產(chǎn)生超新星。大質(zhì)量恒星爆炸時光度可突增到太陽光度的上百億倍,相當于整個銀河系的總光度。 恒星爆發(fā)的結果:(1)恒星解體為一團向四周膨脹擴散的氣體和塵埃的混合物,最后彌散為星際物質(zhì),結束恒星的演化史。(2)外層解體為向外膨脹的星云,中心遺留下部分物質(zhì)坍縮為一顆高密度天體,從而進入恒星演化的晚期和終了階段。 中國古代天文學家觀測到的1054年爆發(fā)的超新星(這顆超新星又被國際上命名為中國超新星)。在一個星系中,超新星是罕見的天象,但在星系世界內(nèi),每年卻都能觀測到幾十顆。1987年2月23日,一位加拿大天文學家在大麥哲倫星云中發(fā)現(xiàn)了一顆超新星,這是自1604年以來第一顆用肉眼能看到的超新星,這顆超新星被命名為“1987A”。
超新星的分類
天文學家把超新星按它們光譜上的不同元素的吸收線來分成數(shù)個類型:
● I型:沒有氫吸收線A ● Ia型:沒有氫、氦吸收線,有硅吸收線 ● Ib型:沒有氫吸收線,有氦吸收線 ● Ic型:沒有氫、氦、硅吸收線 ● II型:有氫吸收線
I型超新星
Ia超新星 缺乏氫和氦,光譜的峰值中以游離硅的615.0納米波長的光最為明顯。 Ib超新星 未游離的氦原子(He I)的587.6納米,和沒有強烈的硅615納米吸收譜線。 Ic超新星 沒有或微弱的氦線,和沒有強烈的硅615納米吸收譜線。
II型超新星
II-P超新星 在光度曲線上有一個"高原區(qū)"。
II-L超新星 光度曲線(星等對時間的改變,或光度對時間呈指數(shù)變化)呈"線性"的衰減。
如果一顆超新星的光譜不包含氫的吸收線,那它就會被歸入I型,不然就是II型。一個類型可根據(jù)其他元素的吸收線再細分。天文家認為這些觀測差別代表這些超新星不同的來源。他們對II型的來源理論滿肯定,但是雖然天文有一些意見解釋I型超新星發(fā)生的方法,這些意見比較不肯定。 Ia型的超新星沒有氦,但有硅。它們都是源于到達或接近錢德拉塞卡極限的白矮星的爆發(fā)。一個可能性是那白矮星是處于一個密近雙星系統(tǒng)中,它不斷地從它的巨型伴星吸收物質(zhì),直至它的質(zhì)量到達錢德拉塞卡極限。那時候電子簡并壓力再不足以抵銷星體本身的引力,結果是白矮星會塌縮成中子星或黑洞,塌縮的過程可以把剩下的碳原子和氧原子融合。而最后核融合反應所產(chǎn)生沖擊波就把那星體炸成粉碎。這與新星產(chǎn)生的機制很相似,只是該白矮星未達錢德拉塞卡極限,不會塌縮,能量是來自積聚在其表面上的氫或氦的融合反應。 亮度的突然增加是由爆發(fā)中釋放的能量所提供的,爆發(fā)以后亮度不會即時消失,而是會在一段長時間中慢慢地下降,那是因為放射性鈷衰變成鐵而放出能量。
Ib超新星有氦的吸收線,而Ic超新星則沒有氦和硅的吸收線,天文學家對它們產(chǎn)生的機制還是不太清楚。一般相信這些星都是正在結束它們的生命(如II型),但它們可能在之前(巨星階段)已經(jīng)失去了氫(Ic則連氦也失去了),所以它們的光譜中沒有氫的吸收線。Ib超新星可能是沃爾夫-拉葉型恒星塌縮的結果。
如果一顆恒星的質(zhì)量很大,它本身的引力就可以把硅融合成鐵。因為鐵原子的比結合能已經(jīng)是所有元素中最高的,把鐵融合是不會釋放能量,相反的能量反而會被消耗。當鐵核心的質(zhì)量到達錢德拉塞卡極限,它就會即時衰變成中子并塌縮,釋放出大量攜帶著能量的中微子。中微子將爆發(fā)的一部份能量傳到恒星的外層。當鐵核心塌縮時候所產(chǎn)生的沖擊波在數(shù)個小時后抵達恒星的表面時,亮度就會增加,這就是II型超新星爆發(fā)。而視乎核心的質(zhì)量,它會成為中子星或黑洞。
II型超新星也有一些小變型如II-P型和II-L型,但這些只是描述了光度曲線圖的不同(II-P的曲線圖有暫時性的平坦地區(qū),II-L則無),爆發(fā)的基本原理沒有太大差別。
還有一類被稱為“超超新星”的理論爆發(fā)現(xiàn)象。超超新星指一些質(zhì)量極大恒星的核心直接塌縮成黑洞并產(chǎn)生了兩股能量極大、近光速的噴流,發(fā)出強烈的伽?射線。這有可能是導致伽瑪射線暴的原因。
I型超新星一般都比II型超新星亮。
在一個大質(zhì)量、演變的恒星(a)元素成洋蔥的殼層狀進行融合,形成鐵芯(b) 并且達到錢德拉塞卡質(zhì)量和開始塌縮。核心的內(nèi)部被壓縮形成中子(c),造成崩落的物質(zhì)反彈(d)和形成向外傳播的沖擊波(紅色)。沖積波開始失去作用(e),但是中微子的加入使交互作用恢復活力。周圍的物質(zhì)被驅散(f),留下的只有被簡并的殘骸。
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