壮观至极的超新星爆发，释放惊人巨能量，成为宇宙演化的推手之一

文|削桐作琴

编辑|削桐作琴

宇宙中有无数个恒星点点闪烁，它们是宇宙组成的基石，然而，当这些恒星走到生命尽头时，往往会爆发出一场壮观至极的超新星爆炸，释放出巨量能量，成为整个宇宙演化的重要推手。

在漫长的宇宙进化过程中，恒星及其核聚变过程中产生的新元素是生命诞生的先决条件，因此，了解恒星尤其是超新星爆发的奥秘，对揭示宇宙进化和生命起源具有重要意义。

超新星爆发是宇宙中令人惊叹的天文现象，它是恒星生命末期进行的最壮观、最激烈的活动。它们短暂而耀眼的光芒可以在短时间内超越整个星系的光亮。

爆发通常发生在质量更大的恒星生命末期，当超新星的核心无法支撑自身重量时，会发生灾难性的崩溃和爆炸。

发生超新星爆发的恒星，是由氢和氦等轻元素组成的天体，它们的核心一直在进行着核聚变反应，将氢融合成氦，这个过程释放出大量能量，维持着恒星发光发热。

整个恒星由内而外分为核心、辐射层和对流层等部分，其内部存在着极高的温度和压强。

这些恒星通常形成于宇宙诞生初期，原始气体云中丰富的氢和氦元素在引力的作用下凝聚形成了第一批恒星。

其质量范围广泛，从微小的M级红矮星到罕见的巨大O级蓝星，光芒万丈，展现出多样的姿态。

超新爆发，会释放出来巨大的能量，其类型可以分为两类：核心坍缩型和白矮星型。

核心坍缩型超新星崩溃时，恒星外层物质被高速抛射出去，而白矮星型超新星爆发则通常发生在两颗白矮星合并或者一颗白矮星从其伴星那里吸取物质，当白矮星的质量达到某个临界值时，就会引发超新星爆发。

在超新星发生爆发之前，其核心会经历一系列复杂的核反应，从氢聚变到氦，再到更重的元素如碳、氧、硅直至铁。

当核心中硅元素聚变完毕，恒星不再产生足够对抗引力的新能量，核心开始塌缩，外层物质被迅速推向外部空间，形成了超新星爆发的现象。

超新星爆发会产生很多物质原子，人类赖以存在的物质原子大多来自于恒星内部的核聚变反应，氢原子以双质子的形式逐步聚变为氦核，释放出能量维持恒星的运转。而较重元素如锂到铀则是后续恒星演化及超新星爆发中产生的。

实际上，超新星爆发和恒星质量有很大关系，其是决定恒星最终命运的关键因素。

通常情况下，当恒星质量超过8倍太阳质量时，其内部的核反应就会变得异常剧烈，产生的温度和压力也随之升高。

这种情况下，恒星内部的核聚变反应将更容易发生。尽管核聚变能够为恒星提供所需的能量，

但恒星的燃料终将耗尽，对于质量较小的恒星，当核心燃料用尽后，恒星内部温度和压力将逐渐降低，最终塌缩成一个超高密度的白矮星，由简并态的电子气体提供压强支撑。

而质量较大的恒星则会经历一番完全不同的过程。

大质量恒星在燃烧完氢和氦后，会开始合成更重的元素，如碳、氧、硅、铁等。核心逐步由轻元素转变为重元素，密度越来越高，引力也随之增强。

双星系统中的恒星也有可能最终走向超新星的命运。两颗恒星之间的引力相互作用可能会导致其中一颗恒星的质量发生剧烈变化，进而将其推向超新星爆炸的临界点。

而当其中一颗恒星发生超新星爆炸后所释放出的大量物质，也可能被另一颗恒星吸收，进而使得后者在未来也经历相同的命运。

超新星爆炸是一个复杂的过程，蕴含着宇宙演化的奥秘，即将发生超新星爆发的恒星内部会发生核聚变。

第一时间，内部的两个质子会先融合形成双质子，经过β+衰变生成氘核，接着与另一个氦原子结合产生氦-4核。

虽然中子比质子重，但氦核是一种具有束缚态的原子核，其质量却比四个游离质子轻约0.7%，这部分质量差就转化为能量通过E=mc²公式释放出来，成为恒星燃烧的动力。

超新星爆发时，不仅会发生内部变化，恒星外层在内部发生这种剧烈变化时，首先会急剧膨胀，发出明亮的光芒，然后在内部能量的强大作用下，被一层层吹散，形成一场超新星大爆炸。

这种大爆炸所释放的能量，是平时太阳辐射能量的上百亿倍以上，甚至还产生了大量的衍射波和高能粒子流。整个恒星的物质被高速喷射出去，形成了壮观的超新星遗迹。

这种爆炸的残骸甚至会转变为中子星或黑洞等奇特的天体。成为了引力波和高能粒子的源头，推动着人类对宇宙的进一步探索和认知。

但并非所有超新星爆发都能留下明显的遗迹，例如超新星SN1181的遗迹，在将近九个世纪的时间里一直是个谜。

直到香港大学的科学家团队发现了SN 1181的残骸，并将其命名为“帕克星”。人们才确认了距离地球约八千光年的地方曾发生过超新星爆发。

超新星大爆炸中还会产生诸如金、铂等重元素，这些元素被抛撒到整个宇宙中，为新一代恒星和行星的形成提供了原料。

虽然恒星爆炸看似是一种毁灭性的过程，但它却是宇宙物质能量循环不可或缺的一环，是宇宙生命演化的重要推手。

没有恒星的衰亡和爆炸，就没有新的恒星和行星的诞生，没有重元素的产生，生命也无从谈起。因此，恒星爆炸不仅是宇宙大自然的奇观，更是推动整个宇宙演进的重要动力。

对超新星的研究有助于我们深入了解恒星的生命周期，揭示宇宙的化学演化过程，甚至利用超新星作为“标准烛光”来测量星系间的距离。

通过观察和研究超新星，天体物理学家和天文学家不仅可以更好地理解超新星本身，还能借此探究恒星如何形成、演化，以及宇宙不断膨胀的原因。