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牧夫天文|来也匆匆，去也匆匆——大质量恒星昙花一现式的消亡史( 二 )


刚刚描述的事件不会花很长的时间 ， 从坍缩开始到核密度“反弹”大概只有1秒 。 在这一时刻 ， 核心区再次膨胀 ， 一股巨大的能量冲击波将高速横扫恒星 ， 把上面所有的分层炸裂到太空中（包括中心铁核外刚形成的所有重元素） 。 在几天的时间内 ， 爆发的恒星的亮度可以与它所在的星系相匹敌 。 大质量恒星的这种壮烈的死前撼响被称作“核坍缩超新星” 。 爆发时抛出的物质在向外膨胀的过程中与星际介质相互作用而形成的延展天体被称作“超新星遗迹” 。
M1（蟹状星云）是位于金牛座ζ星东北面的一颗超新星遗迹 ， 视星等8.4等 ， 距离地球6500光年 ， 并以每秒约1500千米的速度膨胀 。 天文学家将M1看成是宇宙中最稳定的高能辐射源之一 ， 并将其作为一种标准来测量宇宙其他辐射源的能量 。
牧夫天文|来也匆匆，去也匆匆——大质量恒星昙花一现式的消亡史
本文插图

混合了哈勃太空望远镜的光学数据（红）与钱德拉X射线天文台的X射线图像（蓝）
Credit：Wikipedia
路的尽头——中子星或黑洞
大质量恒星向内迅速坍缩的瞬间 ， 恒星核心的电子猛烈地撞入质子 ， 形成中子和中微子 。 中微子以光速（或接近光速）离开诞生地 ， 这加速了中子核心的坍缩 ， 直到中子相互接触 。 此刻 ， 核心的中央部分向外反弹 ， 形成强大的冲击波 。 而冲击波并非始于坍缩核心的正中央 ， 虽然冲击波摧毁了恒星的其他部分 ， 但发生“反弹”的核心内部仍完好无损 ， 它被天文学家冠以“中子星”的名号 ， 尽管它算不上任何真正意义上的恒星 。 中子星主要由中子组成 ， 密度惊人 ， 可以看成一个巨型的原子核 。 中子星内部中子处于超流和简并状态 ， 在中子星内部支撑星体与引力抗衡的是中子简并压力 。 中子星典型质量是太阳的1.4倍 ， 半径10km 。 与白矮星类似 ， 中子星的质量越大 ， 半径越小 ， 其质量上限在太阳了2~3倍 。 关于中子星的核心物态 ， 目前仍没有确切的定论 。
绝大多数天文学家认为——中子星的质量一旦超过3倍太阳质量 ， 且在留下了足够多的物质的条件下 ， 引力将会在同压力的竞争中获胜 ， 恒星的中心核会一直坍缩下去 。 随着恒星核的坍缩 ， 它周围的引力最终变得巨大无比 ， 甚至连光都无法逃逸出去 。 最终形成的不发光、没有辐射、也没有任何信息的天体被称为“黑洞” 。 与此同时 ， 大质量的内核遗迹将向内坍缩 ， 并永远消失 。
牧夫天文|来也匆匆，去也匆匆——大质量恒星昙花一现式的消亡史
本文插图

中子星结构
以上便是不同质量的恒星从其诞生、演化再到消亡的全过程 。 回顾三篇推文 ， 我们可以发现恒星们的一生与地球上生物的历程是那样得相似 。 但不同的是 ， 绝大多数恒星的消亡会是下一轮回的恒星或行星乃至生命体的诞生的基础 。
参考材料：
[1]王有芬;邵正义.褐矮星的观测特征和搜寻.天文学进展.2013年(01):19-38
[2]王红岩.大质量中子星可包含超子.吉林大学学报(理学版).2020年(03):236-240
[3] 徐兰平.恒星的主序后演化.天文学进展.1989年(04):50-58
[4] 高扬;肖婷.星系中分子气体与恒星形成的研究进展.天文学进展.2020年(02):4-21
作者简介：
王启儒 ， 山东烟台人 ， 材料物理专业
大学本科在读 ， 天文爱好者 ， 科普创作者
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牧夫天文|来也匆匆，去也匆匆——大质量恒星昙花一现式的消亡史
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欢快游曳的太阳黑子
【牧夫天文|来也匆匆，去也匆匆——大质量恒星昙花一现式的消亡史】Credits: NASA, ESA and J. Kastner (RIT)


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