公元1572年,明朝第十三位皇帝萬(wàn)歷帝朱翊鈞即位。他剛登基4個(gè)月,便發(fā)生了一件怪事。
十月初三那天夜里,東北方向的天空中,突然出現(xiàn)一顆彈丸一般大的星星,隨后幾天越來(lái)越亮。到了十九日的晚上,這顆赤黃色的星星已經(jīng)大到燈盞一般,光芒四射,比最亮的恒星天狼星還要亮,在沒(méi)有月亮的夜晚能清晰地照出人影,甚至在白天都能看見(jiàn)它,眾人稱之為“妖星”。
萬(wàn)歷帝雖貴為天子,對(duì)天生異象也同樣深感恐慌,擔(dān)心這是“災(zāi)異之兆”,是上天將要降災(zāi)的警告,于是晚上特意親自前往大殿外對(duì)著這顆星星祈禱。直到次年二月,這顆怪星的光芒才開(kāi)始逐漸減弱,又過(guò)了兩個(gè)月終于看不見(jiàn)了。
在萬(wàn)歷帝看到這顆“妖星”的三天后,遠(yuǎn)在丹麥的天文學(xué)家第谷·布拉赫也同樣記錄下了這顆明亮的新星,因此天文學(xué)史通常稱此星為“第谷超新星”此后,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的超新星。
那么,超新星是怎么來(lái)的?它們真的能降災(zāi)禍于人間么?
恒星的毀滅
其實(shí),超新星并不“新”,反而是一顆恒星生命的最后階段
對(duì)于大多數(shù)大質(zhì)量恒星來(lái)說(shuō),它生命中的大部分時(shí)間都在進(jìn)行核聚變。正是核聚變產(chǎn)生的巨大能量,一刻不停地從核心向外涌出,就像一顆用力跳動(dòng)的心臟,抵消了恒星外殼在自身引力下向內(nèi)坍縮的趨勢(shì)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)看上去,此時(shí)的恒星是如此平靜
核聚變的能量,主要是將氫元素轉(zhuǎn)變?yōu)楹ぴ貢r(shí)釋放的。當(dāng)核聚變消耗掉恒星核心中幾乎所有的氫元素時(shí),為了能繼續(xù)維持能量的輸出,便開(kāi)始不斷加速地消耗和合成更重的元素,但產(chǎn)生的能量卻越來(lái)越少。這個(gè)過(guò)程很短暫,當(dāng)合成的產(chǎn)物推至鐵元素和鎳元素之后,核聚變便已無(wú)力繼續(xù)向外提供任何能量了。
這時(shí)恒星便進(jìn)入了老年。沒(méi)有了足夠的能量燃燒來(lái)維持自身的平衡,恒星的“心臟跳動(dòng)”近乎停止,核心便會(huì)越壓越緊,直到某一刻外殼在巨大引力的作用下屈服,并迅速向內(nèi)坍縮,猛烈地撞擊致密的核心。對(duì)于那些核心質(zhì)量越過(guò)1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星來(lái)說(shuō),向核心的坍縮只需幾分之一秒。這接近光速的撞擊產(chǎn)生了恐怖的沖擊波,又以超音速穿過(guò)恒星外層,就像是埋在西瓜中的手雷,一瞬間將其炸開(kāi),無(wú)數(shù)殘骸碎片向外散射開(kāi)來(lái)。恒星以最壯麗輝煌的閃光,完成了最后的掙扎。這便是超新星爆發(fā)。
超新星爆發(fā)后的中心處,常會(huì)形成一個(gè)致密天體,比如顆中子星,或者一個(gè)黑洞。
恒星的新生
超新星爆發(fā)時(shí),恒星的殘骸以及被加熱的星際介質(zhì)會(huì)達(dá)到相當(dāng)高的溫度,甚至?xí)尫懦觥辽渚€。當(dāng)爆發(fā)最終結(jié)束后,恒星原來(lái)的位置上會(huì)留下一片遺跡,就像宇宙中一顆璀璨的明珠,那里是人類賴以生存的氧元素的主要來(lái)源
如果爆炸時(shí)又正好有致密的星際氣體在其附近,那么星際氣體便會(huì)在巨大
的沖擊下被壓縮,觸發(fā)新一批恒星的形成。于是,盡管恒星已死,但它產(chǎn)生的物質(zhì)和
能量又開(kāi)始了下一次的孕育。這一小片宇宙仿佛重新?lián)碛辛松芏鴱?fù)始。我們的太陽(yáng),說(shuō)不定便是45億年前附近的某顆超新星爆炸而誘發(fā)誕生的。
對(duì)地球的影響
清楚了超新星出現(xiàn)的前因后果,我們就知道超新星爆發(fā)除了會(huì)產(chǎn)生一定的射線外,不會(huì)對(duì)人類生活造成什么巨大的影響,更不會(huì)左右歷史的車輪軌跡。
除非,這顆超新星爆發(fā)發(fā)生在離地球足夠近的地方,那情況就復(fù)雜了。比如,一顆超新星在距地球不足30光年的地方突然爆發(fā),據(jù)估計(jì),地球大氣臭氧層的一半將被沖擊摧毀,陸地生物圈將受到極其嚴(yán)重的破壞。
好消息是,目前最近的超新星“潛力股 來(lái)自飛馬座的IK雙星系統(tǒng),距離地球也有154光年,并且一直在遠(yuǎn)離我們。據(jù)估計(jì),這個(gè)系統(tǒng)需要至少19億年才能吸積到爆炸所需的臨界質(zhì)量,所以19億年內(nèi),地球都是安全的。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2025年6期