壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一

2024年03月21日15:25:09 科學 1318

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

|削桐作琴

編輯|削桐作琴

宇宙中有無數個恆星點點閃爍,它們是宇宙組成的基石,然而,當這些恆星走到生命盡頭時,往往會爆發出一場壯觀至極的超新星爆炸,釋放出巨量能量,成為整個宇宙演化的重要推手。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

在漫長的宇宙進化過程中,恆星及其核聚變過程中產生的新元素是生命誕生的先決條件,因此,了解恆星尤其是超新星爆發的奧秘,對揭示宇宙進化和生命起源具有重要意義。

超新星爆發是宇宙中令人驚嘆的天文現象,它是恆星生命末期進行的最壯觀、最激烈的活動。它們短暫而耀眼的光芒可以在短時間內超越整個星系的光亮。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

爆發通常發生在質量更大的恆星生命末期,當超新星的核心無法支撐自身重量時,會發生災難性的崩潰和爆炸。

發生超新星爆發的恆星,是由氫和氦等輕元素組成的天體,它們的核心一直在進行着核聚變反應,將氫融合成氦,這個過程釋放出大量能量,維持着恆星發光發熱。

整個恆星由內而外分為核心、輻射層和對流層等部分,其內部存在着極高的溫度和壓強。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

這些恆星通常形成於宇宙誕生初期,原始氣體雲中豐富的氫和氦元素在引力的作用下凝聚形成了第一批恆星。

其質量範圍廣泛,從微小的M級紅矮星到罕見的巨大O級藍星,光芒萬丈,展現出多樣的姿態。

超新爆發,會釋放出來巨大的能量,其類型可以分為兩類:核心坍縮型和白矮星型。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

核心坍縮型超新星崩潰時,恆星外層物質被高速拋射出去,而白矮星型超新星爆發則通常發生在兩顆白矮星合併或者一顆白矮星從其伴星那裡吸取物質,當白矮星的質量達到某個臨界值時,就會引發超新星爆發。

在超新星發生爆發之前,其核心會經歷一系列複雜的核反應,從氫聚變到氦,再到更重的元素如碳、氧、硅直至鐵。

當核心中硅元素聚變完畢,恆星不再產生足夠對抗引力的新能量,核心開始塌縮,外層物質被迅速推向外部空間,形成了超新星爆發的現象。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

超新星爆發會產生很多物質原子,人類賴以存在的物質原子大多來自於恆星內部的核聚變反應,氫原子以雙質子的形式逐步聚變為氦核,釋放出能量維持恆星的運轉。而較重元素如鋰到鈾則是後續恆星演化及超新星爆發中產生的。

實際上,超新星爆發和恆星質量有很大關係,其是決定恆星最終命運的關鍵因素。

通常情況下,當恆星質量超過8倍太陽質量時,其內部的核反應就會變得異常劇烈,產生的溫度和壓力也隨之升高。

這種情況下,恆星內部的核聚變反應將更容易發生。儘管核聚變能夠為恆星提供所需的能量,

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

但恆星的燃料終將耗盡,對於質量較小的恆星,當核心燃料用盡後,恆星內部溫度和壓力將逐漸降低,最終塌縮成一個超高密度的白矮星,由簡併態的電子氣體提供壓強支撐。

而質量較大的恆星則會經歷一番完全不同的過程。

大質量恆星在燃燒完氫和氦後,會開始合成更重的元素,如碳、氧、硅、鐵等。核心逐步由輕元素轉變為重元素,密度越來越高,引力也隨之增強。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

雙星系統中的恆星也有可能最終走向超新星的命運。兩顆恆星之間的引力相互作用可能會導致其中一顆恆星的質量發生劇烈變化,進而將其推向超新星爆炸的臨界點。

而當其中一顆恆星發生超新星爆炸後所釋放出的大量物質,也可能被另一顆恆星吸收,進而使得後者在未來也經歷相同的命運。

超新星爆炸是一個複雜的過程,蘊含著宇宙演化的奧秘,即將發生超新星爆發的恆星內部會發生核聚變。

第一時間,內部的兩個質子會先融合形成雙質子,經過β+衰變生成氘核,接着與另一個氦原子結合產生氦-4核。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

雖然中子比質子重,但氦核是一種具有束縛態的原子核,其質量卻比四個遊離質子輕約0.7%,這部分質量差就轉化為能量通過E=mc²公式釋放出來,成為恆星燃燒的動力。

超新星爆發時,不僅會發生內部變化,恆星外層在內部發生這種劇烈變化時,首先會急劇膨脹,發出明亮的光芒,然後在內部能量的強大作用下,被一層層吹散,形成一場超新星大爆炸。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

這種大爆炸所釋放的能量,是平時太陽輻射能量的上百億倍以上,甚至還產生了大量的衍射波和高能粒子流。整個恆星的物質被高速噴射出去,形成了壯觀的超新星遺迹。

這種爆炸的殘骸甚至會轉變為中子星或黑洞等奇特的天體。成為了引力波和高能粒子的源頭,推動着人類對宇宙的進一步探索和認知。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

但並非所有超新星爆發都能留下明顯的遺迹,例如超新星SN1181的遺迹,在將近九個世紀的時間裏一直是個謎。

直到香港大學的科學家團隊發現了SN 1181的殘骸,並將其命名為「帕剋星」。人們才確認了距離地球約八千光年的地方曾發生過超新星爆發。

超新星大爆炸中還會產生諸如金、鉑等重元素,這些元素被拋撒到整個宇宙中,為新一代恆星和行星的形成提供了原料。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

雖然恆星爆炸看似是一種毀滅性的過程,但它卻是宇宙物質能量循環不可或缺的一環,是宇宙生命演化的重要推手。

沒有恆星的衰亡和爆炸,就沒有新的恆星和行星的誕生,沒有重元素的產生,生命也無從談起。因此,恆星爆炸不僅是宇宙大自然的奇觀,更是推動整個宇宙演進的重要動力。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

對超新星的研究有助於我們深入了解恆星的生命周期,揭示宇宙的化學演化過程,甚至利用超新星作為「標準燭光」來測量星系間的距離。

通過觀察和研究超新星,天體物理學家和天文學家不僅可以更好地理解超新星本身,還能藉此探究恆星如何形成、演化,以及宇宙不斷膨脹的原因。

壯觀至極的超新星爆發,釋放驚人巨能量,成為宇宙演化的推手之一 - 天天要聞

科學分類資訊推薦

我國科學家實現基於主動光學強度干涉的合成孔徑成像 - 天天要聞

我國科學家實現基於主動光學強度干涉的合成孔徑成像

來源:央視新聞客戶端記者從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、張強、徐飛虎等人聯合美國麻省理工學院、中國科學院西安光學精密機械研究所等單位,首次提出並實驗驗證了主動光學強度干涉技術合成孔徑技術,實現了對1.36公里外毫米級目標的高分辨成像。
發現罕見「幽靈之花」 貴州植物家族再添新成員 - 天天要聞

發現罕見「幽靈之花」 貴州植物家族再添新成員

來源:央視網央視網消息近日,在貴州省林業局組織開展的全省野生蘭科植物監測過程中,科研人員首次發現貴州植物新紀錄屬——杜鵑花科假沙晶蘭屬,以及隸屬該屬的兩個貴州新紀錄物種——浙江假沙晶蘭和球果假沙晶蘭,它們因獨特的外觀和神秘的生長習性被稱為「
科學之美丨來看宇宙中最精密的「生物計算機」 - 天天要聞

科學之美丨來看宇宙中最精密的「生物計算機」

水、脂肪和蛋白質,三種平平無奇的物質,為何能承載人類的智慧與情感?大腦的功耗相當於一個14瓦燈泡,為何能實現強大的認知能力?人類如何用科技對抗大腦深處血管上的「微型炸彈」?在2024年「科技跨年秀」——總台「科晚」的舞台上,特別呈現了《科學之美》的演講和舞蹈。為了呈現更多維度震撼人心的科學之美,總台社教節...
流浪太空53載 蘇聯「宇宙-482」探測器墜回印度洋 - 天天要聞

流浪太空53載 蘇聯「宇宙-482」探測器墜回印度洋

據央視新聞消息,據俄新社10日消息,蘇聯於1972年3月發射的「宇宙-482」自動探測器近日已墜入雅加達以西的印度洋海域。該探測器原計劃飛往金星,由於助推器故障,未能脫離地球軌道。隨着時間推移,探測器的高度越來越低,最終墜回大氣層。該裝置直徑約一米,重量不到500公斤。(總台記者 程謨)編輯 毛天宇...
錢江海關查獲一大波螳螂 - 天天要聞

錢江海關查獲一大波螳螂

近日,錢江海關關員在對國際進境郵件進行CT機查驗時,發現一個進境郵件圖像異常,疑似存在活體生物。 現場關員開拆查驗後發現,裏面裝有一批活體螳螂和螳螂卵鞘。卵鞘是具有堅硬外殼包裹的螳螂卵塊,每一枚卵鞘中一般含有10—50個卵。經現場清點,該包裹內共裝有7隻螳螂和73枚卵鞘。 經鑒定,其中7隻活體螳螂均為魔花螳螂,...
宇宙第一大行金條摻假風波,工行澄清來了 - 天天要聞

宇宙第一大行金條摻假風波,工行澄清來了

周末貴金屬時間,小夥伴們大家好。這兩天有關在宇宙第一大行買到摻假金條的消息在朋友圈刷屏了。昨天半夜,終於等來了工行的澄清公告:當然是不屬實。這是怎麼回事呢?說是有一位客戶在工行的南翔支行購買了兩款金條。結果在剪開加工首飾的過程中發現疑似雜質。我們通過網上的圖片看到,剪開後裏面有些發黑。工行上海嘉定支...
中國工程院院士葛世榮出任江西理工大學校長 - 天天要聞

中國工程院院士葛世榮出任江西理工大學校長

5月9日,江西省人民政府發佈關於葛世榮等同志職務任免的通知,經省政府研究決定:聘任葛世榮為江西理工大學校長。此前,葛世榮擔任過中國礦業大學(北京)校長、黨委副書記。葛世榮個人簡介葛世榮,男,1963年4月出生,工學博士,中共黨員,教授,博士生導師,中國工程院院士。1983年7月,葛世榮在黑龍江礦業學院(現黑龍江...
西安雷雨夜再現龍形不明飛行物,有人稱聽到類似龍吟聲 - 天天要聞

西安雷雨夜再現龍形不明飛行物,有人稱聽到類似龍吟聲

2025年5月8日晚,西安突遭短時強降雨,雷暴交加中,多名市民在夜空中再次捕捉到神秘黑影「龍形」不明飛行物。有網友聽到老牛般的咆哮聲類似「龍吟」。(視頻剪輯:陳歆鈴 綜合四川觀察、南京新聞)(來源:北京日報)更多精彩資訊請在應用市場下載「極目新聞」客戶端,未經授權請勿轉載,歡迎提供新聞線索,一經採納即付報...