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引言

我们的一切,不是星尘,就是创世的余烬  --伊哈布·哈桑


她的诞生

    这是一个黑暗、寒冷的云团,现在它由于自身引力,密度增大到每立方厘米范围内有60000+的氢原子。现在它的大小大约是太阳的500万倍(这样范围、密度的云团刚好是太阳的质量)。它现在是透光的,而且由于密度很小,辐射也能穿过去。在接下来的50万年里(在宇宙的尺度上几乎可以忽略不计),它由最初的密度均匀的云团,逐渐的的受自身的引力下落到中心位置,变成一个越往内,密度越大的气体球。气体球中心附近的重力加速度越来越大,而温度却不见升高,这是因为一对氢原子结合成分子需要几十万年的时间。渐渐的,中心位置附近的密度大到连辐射都无法穿过,它就开始升温,这个升温的核心区域约占整个气体球大小的1/250。伴随着温度的增大,压力开始增强,直到某一个时刻,气体热运动的压力可以和自身引力抗衡,这时塌缩就会停止。此时,致密区域的半径大约是木星轨道的半径,但质量却只有总的0.5%。物质依旧下落到内部的小核心上面,物质撞击核心放出辐射,辐射又不能有效的穿过致密的中心区域。核心越来越小,并且越来越热。

    这个过程会持续很长的时间,直到温度到达2000开(开尔文,1开等于272.15摄氏度)时,氢分子开始分解,再次变成原子,于是核心进一步收缩,收缩的时候把全部的氢分子变成原子。这时候的核心区域已经变成比今天太阳稍大的新核心。这个核心马上就要成为新生的恒星,不过她现在主要的辐射来源还是掉落到她的物质,或是消耗引力势能。但随着密度的增加,核心温度逐渐上升,原子被电离,失去它的外层电子。直到中心的温度到达1000万开,核聚变发生了。到这时,原来的云团已经变成了一颗正常的主序星(在赫罗图上的中心窄带上的恒星),一颗崭新的恒星诞生了! 恒星(★StatTrak™)|崭新出厂

赫罗图


她的一生

    因为恒星的巨大质量,所以其引力非常强大,如果这颗恒星不塌缩,就必定有一种方式与引力抗衡。我们的太阳,表面上看上去是恒久不变的。但实际上,太阳无时无刻不再发生变化,她一直在与毁灭她的引力作斗争。但恒星的本质就是由引力维持的气体球,但只有引力这一种力的话,她的寿命可能就只有几个小时。不过恒星内部温度极高的物质产生的热压力却完美的抵消了由引力带来的塌缩。

    在恒星的壮年时期,氢的燃烧是为恒心提供热压力的主要途径,如果核心的温度足够高,氢聚变成氦,氦聚变为碳,碳又聚变成氧......(总是由较轻的元素聚变为较重的元素)。一颗大质量恒星的内部温度可以高达10亿度,从而支持上面的反应,但每出现一种新元素,恒星的效能就日益衰退,与燃烧氢的漫长岁月比,燃烧其它燃料的速度就像流星一样飞驰而过,这样她的燃料消耗的越来越快。她的内部就像一个洋葱,每一层的化学元素都以近乎疯狂的速度合成着。在外围看来,恒星像气球一样膨胀,吞噬附近的一切物质,体积十分巨大,甚至可以变得比太阳系还大。这时候她已经演变为红巨星--她老了。

    此时的恒星内部的氢已经越来越少,氦还在继续燃烧,即是这样,引力还是逐渐的占据了上风。内核收缩,外壳膨胀且越来越冷。这个反应链最后终止于铁元素,铁元素有稳定的核结构,聚变比铁还重的元素释放的能量远不及消耗的能量。最后,她渐渐的失去了与引力对抗的热压力,她在引力的作用下剧烈坍塌,将所有的物质拉向核心,甚至连原子都压得粉碎,这时候的聚变反应已经极其不稳定,时而强烈、时而微弱。而核心的密度已经达到了惊人的每立方厘米十吨(或者更大)。这时红巨星的内核已经可以称为一颗白矮星,由于物质在引力的作用下以惊人的速度被拉向中心,与坚硬的、密度极大的核心撞击,或许撞击将点燃全部的外围物质,这时候它发出的光芒可以照亮整个星系,甚至大半个宇宙--我们称之为 超新星爆发 --宇宙中最璀璨的毁灭,仅仅是昙花一现,但在这一瞬间释放的能量可以与恒星曾经所发出的光和热的总和相媲美。

环状星云
↑↑↑环状星云,别称M57或NGC6720 。是1.4~2倍太阳质量的恒星发生爆发所抛散的物质,其核心塌缩为中子星。视星等为9等(小型天文望远镜可观测)


我们的太阳

    呐,我们的太阳是一颗黄矮星,寿命有100亿年呢!他的质量占太阳系质量的99.86%,是当之无愧的老大哥,他现在正值壮年,所以不要担心啦~


梦想的实现?

    我有一个很难实现的心愿,也是毕生的心愿,就是亲眼看见一次超新星爆发,当然我也自知这不可能,但是宇宙中就没有不可能的事情。就在2019年尾,猎户座的主星之一,一颗红超巨星--参宿四的异样,让我高兴不已。


关于参宿四

    参宿四(shen xiu si),这个中文名称来源于中国古人 为张衡为首的古天文家大大打call 的西方白虎七宿(奎、娄、胃、昴、毕、觜、参)的参宿,西方惯称α Ori(猎户座α星),参宿四距离我们仅700光年,著名的冬季大三角就是由她与天狼星和南河三组成,她的视星等为+0.5,肉眼可见,且非常明亮。

参宿四


让我狂喜之处

    参宿四已经进入生命的最后阶段,天文学家早就预测她会演变为超新星。在10年就有人发现这颗超红巨星的直径减少了15%,在19年年尾时参宿四的亮度下降为50年来的最低点,这就意味着她的内部反应急剧不稳定,且正在坍塌,也有可能已经发生了爆发,毕竟我们观测到的是近700年前的参宿四,如果它的亮度在未来急剧反弹,且超过参宿七和天狼星,那么就可以断定发生了超新星爆发。


爆发后的世界

    在宋朝曾有古人记录过一次超新星爆发:"《续资治通鉴长编》一七六卷:'至和元年五月己酉,客星晨出天关之东南可数寸(嘉祐元年三没)' "。这次爆发产生的超新星,最初连白天都能看见它,直到二十二个月以后才逐渐消失不见,这次超新星爆发的残骸就是著名的蟹状星云。

续资治通鉴长编与蟹状星云

    由于距离仅仅700光年,你甚至可以认为这是一次在家门口的超新星爆发。 届时其亮度增加数十万倍,约为满月的1/16,金星的100倍。在白天将清晰可见,在夜间可以依稀的照射出人影。但超新星对人类社会层面的冲击可能会远远超过天文价值,以及它是否会对生物产生影响。若爆发产生的中子星的自转轴朝向地球,那么危险的宇宙粒子和高能伽马射线可能会使地球失去臭氧层甚至大气层,伽马射线暴还会破坏生物的DNA,但那时世界各地都会出现极光!真是一场  绚丽的葬礼 。 (不过其自转轴与地球的夹角是20度,所以即使爆发地球也只是受到少量宇宙射线,只要避免出门就可以完全消除其带来的影响)。


忽如起来的浪漫

真是浪漫到骨子里了↓

    “一开始,世界上只有氢,恒星内部的聚变到铁为止,金、铂这样的重金属元素只能来自于超新星爆发这种宇宙中最绚丽的葬礼,也就是说,如果你送了女孩一枚铂金的戒指,她就戴上了一块星星的碎片。”  --伕名


资料来源

除第1、3图片外,其余图片均来自NASA
有NASA在,你只需要踮起脚尖,就会发现宇宙并非遥不可及,人类探索宇宙之梦并不遥远

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最后编辑:2020年07月28日 ©著作权归作者所有

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