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下一个知识贡献最大的超新星爆炸是什么爆炸?
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新星是多种恒星爆炸的总称。爆发中会释放出大量等离子体,并且持续数周至数年时间,以致天球上好像突然出现了一颗“新”星。超新星不同于新星,虽然新星爆发都会令一颗星的光度突然增加,但是程度比较小。超新星爆炸会把恒星的外层抛开,令周围的空间充满了氢、氦及其他元素,这些尘埃和气体最终会组成星际云。爆炸所产生的冲击波也会压缩附近的星际云,引致恒星的产生。
爆炸的冲击波会冲击四周,留下一个超新星爆炸遗骸。一个著名的例子是蟹状星云。
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1 超新星的分类与产生过程
2 超新星的命名
3 著名的超新星
4 超新星在恒星演化过程中的角色
5 参看
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超新星的分类与产生过程
天文学家把超新星按它们光谱上的不同元素的吸收线来分成数个类型:
I型:没有氢吸收线
Ia型:没有氢、氦吸收线,有硅吸收线
Ib型:没有氢吸收线,有氦吸收线
Ic型:没有氢、氦、硅吸收线
II型:有氢吸收线
如果一颗超新星的光谱不包含氢的吸收线,那它就会被归入I型,不然就是II型。一个类型可根据其他元素的吸收线再细分。
Ia型的超新星没有氦,但有硅。它们都是源于到达或接近钱德拉塞卡极限的白矮星的爆发。一个可能性是那白矮星是处于一个密近双星系统中,它不断地从它的巨型伴星吸收物质,直至它的质量到达钱德拉塞卡极限。那时候电子简并压力再不足以抵销星体本身的引力,结果是白矮星会塌缩成中子星或黑洞,塌缩的过程可以把剩下的碳原子和氧原子融合。而最后核融合反应所产生冲击波就把那星体炸成粉碎。这与新星产生的机制很相似,只是该白矮星未达钱德拉塞卡极限,不会塌缩,能量是来自积聚在其表面上的氢或氦的融合反应。
亮度的突然增加是由爆发中释放的能量所提供的,爆发以后亮度不会即时消失,而是会在一段长时间中慢慢地下降,那是因为放射性钴衰变成铁而放出能量。
Ib型超新星有氦的吸收线,而Ic型超新星则没有氦和硅的吸收线,天文学家对它们产生的机制还是不太清楚。一般相信这些星都是正在结束它们生命(如II型),但它们可能在之前(巨星阶段)已经失去了氢(Ic型则连氦也失去了),所以它们的光谱中没有氢的吸收线。Ib型超新星可能是沃尔夫-拉叶型恒星塌缩的结果。
如果一颡恒星的质量很大,它本身的引力就可以把硅融合成铁。因为铁原子的结合能已经是所有元素中最高的,把铁融合是不会释放能量,相反能量反而会被消耗。当铁核心的质量到达钱德拉塞卡极限,它就会即时衰变成中子并塌缩,释放出大量携带著能量的中微子。中微子爆发中的一部份能量传到恒星的外层。当铁核心塌缩时候所产生的冲击波在数个小时抵达恒星的表面时,亮度就会增加,这就是II型超新星爆发。而视乎核心的质量,它则会成为中子星或黑洞。
II型超新星也有一些小变型如II-P型和II-L型,但这些只是描述了光度曲线图的不同(II-P的曲线图有暂时性的平坦地区,II-L则无),爆发的基本原理没有太大差别。
还有一类被称为“超超新星”的理论爆发现象。超超新星指一些质量极大的恒星的核心直接塌缩成黑洞并产生了两条能量极大、近光速的喷流,发放出强烈的伽马射线。这或可能是伽马射线爆发的其中一个原因。
I型的超新星一般都比II型超新星亮。
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超新星的命名
当国际天文联合会收到发现超新星的报告后,他们都会为它命名。名字是由发现的年份和一至两个拉丁字母所组成。一年里第一颗被发现的超新星就是A,第二就是B,如此类推,第二十六以后的则是aa、ab、ac等等。如超新星1987A就是在1987年发现的第一颗超新星。
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著名的超新星
1054年——产生蟹状星云的那一次超新星爆发,这次“客星”的出现被中国宋朝的天文学家详细记录,日本、美洲土著也有观测的记录
1572年——仙后座的超新星(第谷超新星),丹麦天文学家第谷有观测的记录,并因此出版了《De Nova Stella》一书,是新星的拉丁名nova的来源
1604年——蛇夫座的超新星(开普勒超新星),德国天文学家开普勒有观测的记录,这是银河系里最后一颗被发现的超新星
1987年——超新星1987A在开始的数小时内就被发现,这是现代超新星理论第一次可以与实际观测比较的机会
1604年的超新星被伽利略用作反驳当时阿里士多德学派所谓上天永远不变的理论。
超新星爆发后通常都会留下超新星爆炸遗骸,研究这些天体有助我们了解超新星。
超新星是天体剧烈辐射产生的,分为两种类型,第一类是因为白矮星吸积红巨星伴星当主星质量超守钱德拉赛卡极限后星体在引力作用下塌缩,然后会爆发,会将表面的吸积物吹出,并产生强烈的辐射。第二类超新星是由于中子星,黑洞大规模吸积产生高强度辐射产生(产生率可以远大于核反应的)。中国人可是世界上最早有文字记录地观测超新星的民族噢而且所有有的重元素都是二型超新星爆发产生的。
超新星
supernova
爆发规模超过新星的变星。光度幅超过17个星系,即增亮千万倍至上亿倍。这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象。爆发结果或是将恒星物质完全抛散,成为星云遗迹,结束恒星的演化史;或是抛射掉大部分质量,遗留下的部分物质坍缩为白矮星、中子星或黑洞,从而进入恒星演化的晚期和终了阶段。超新星爆发后形成强的射电源、 X射线源和宇宙线源。超新星还是星际重元素的主要贡献者。
在大质量恒星演化到晚期时,内部不能产生新的能量,巨大的引力使整个星体迅速向中心坍缩,将中心物质都压成中子状态,形成中子星。而外层下坍的物质遇到这坚硬的“中子核”反弹引起爆炸,这就是超新星爆发。
当引力大得无任何其他排斥力可与之对抗时,恒星被压成一个孤立点,形成黑洞。超新星大多出现在河外星系中。
超新星爆发是最激烈的天象,其遗迹是超新星爆发的产物。恒星经历红巨星、中子星阶段后,在生命的最后阶段有时会突然发生光度突然增加数亿倍的大爆炸。形成壮丽无比的超新星景观。超新星是最壮观的一类变星,是恒星所能经历的规模最大的灾难性爆发。估计抛出质量1~10太阳质量,释放能量1040~1045焦耳。留下的残核可能是中子星,也可能全部炸毁。超新星分为两个主要类型:
I 型超新星:其绝对目视星等为-14~-17等,有非氢谱,低质量,高速度(约10000千米/秒),可能由一个高度简并的核的热核爆炸产生。这类超新星在旋涡星系和椭圆星系中都有发现,属于星族Ⅱ。
Ⅱ型超新星:其绝对目视星等为-12~-13.5等,有氢谱,高质量,低速度(约 5000千米/秒),发生在旋臂边缘,属于星族I。
超新星是一种罕见天象,估计银河系中每隔25年到75年银河系出现一颗超新星。不过,由于银河系大部分被星际物质所遮蔽,所以观测到超新星的可能性很低,只能通过观测它们爆发后留下的遗迹加以研究。在已知的150余个超新星遗迹中,1054年超新星和船帆座超新星留下了光学上膨胀的星云状物质、射电展源、X射线展源和脉冲星4种遗迹,是最理想的超新星样品。在过去的两千年里,至少出现过七次超新星爆发,在中国历史文献中都能找到,而且最早的185年超新星和393年超新星,都只有中国的记载。1054年,中国人在金牛座天关星旁观察到一颗"客星";1572年,天文学家第谷在仙后座发现一颗超新星爆发;最近出现的是1604年开普勒在巨蛇座发现的一颗。在它们最亮时,甚至在白天也能看见。
一颗超新星的亮度有时会超过一个星系的亮度。当大爆炸最终结束后,恒星的碎片抛到宇宙空间,形成超新星遗迹。典型的超新星遗迹的直径至少一光年。
因为恒星的聚变反应要吸收能量,所以在一颗恒星内部通常没有比铁更重的元素。不过,我们在上面讨论过的超新星爆发却能提供合成比铁更重的元素所需要的能量。银河系里的那些最重的金属,就是以这种方式生成的。
超新星爆发的这种激烈程度的确令人难以置信。它在几天内所倾泻的能量就像恒星在主序期的几亿年里所辐射的那样多。它的光度会增大数十亿倍,因此在几天里这颗"新"星看上去就像一个星系那样明亮。
超新星吹出的气体不仅送来了丰富的重元素,而且对星系的演化起着非常重要的作用。今日地球上的重元素就是从那些早已消失的恒星的核里来的。
超新星的研究在恒星晚期演化研究中占有特殊地位,超新星集中表现了各种极端物理条件下的物态。它和元素合成、星际物质、高能天体物理的研究密切相关。
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