宇宙|超新星:元素的创造者 没有它们就没有我们( 二 )
一个巨大的铁球在垂死的恒星的中心形成,这个铁球直径达几千英里,温度高得令人难以置信 。在恒星中心的温度可达到10亿度 。
这种高温是由核聚变反应引起的,越来越多的反应产生越来越重的元素 。每一步,产生的能量越来越少,直到产生铁 。
当试图融合铁核时,核聚变反应不但不会再产生能量,而且还会吸收能量所以一旦核心开始聚变铁,它基本上就在窃取自己的能量 。不断增长的铁核从恒星中吸收越来越多的能量,而与此同时,引力仍然在向内拉 。
也就是说,本来恒星就是靠着核心的核聚变反应生产的能量在维持平衡,而现在,聚变铁时,不但不帮着恒星对抗引力,反而助纣为虐,对恒星进行反戈一击 。
于是整个恒星的核心被挤垮了,这颗星注定要灭亡,引力获胜最终胜利 。铁芯的边缘崩塌了,数万亿吨的高密度铁以1/4的光速向内坠落 。这颗恒星现在只剩不到一秒的生命了 。
事情很快就会分崩离析,核心坍缩的速度是如此之快,以至于恒星的外层甚至没有时间做出反应 它们就挂在那里 。
这有点像你手上托着一个东西,突然你把手抽走,你手上的东西不会立即掉下去 。
接着恒星的其余部分坍塌了,一亿亿亿亿吨的气体随着铁向内喷射,最终引发了宇宙中最剧烈的爆炸 。壮观的致命一击,可以使星系中所有的星星都黯然失色 。
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爆炸的超新星
【抓住超新星】
但有一个问题,科学家们仍然不能完全理解:一个坍塌的铁球和大量下降的气体是如何形成一个巨大的火球的?
这个崩塌的内核是如何引发大规模爆炸的,这是天体物理学中最大的谜团之一 。
这涉及到一些人类已知的最复杂的天体物理学,而科学家们却并不完全了解 。
这个过程的细节,科学家们遗漏了一些东西 。
因为我们发现超新星几乎总是太迟了,之所以这么说,是因为当你看到的是恒星变亮,这是在事件发生后才看到的 。
所以现在的关键不是找到一颗超新星,而是找到我们称之为爆发的时刻 。这次爆发是一颗巨星的死亡之声,这是核心坍塌后的那一刻 。
当恒星在一束巨大的可见光闪光中爆炸,在整个天文学历史上,这一时刻只被捕捉过两次——一次是由美国国家航空航天局价值数百万美元的太空望远镜开普勒拍摄的; 另一次是由一个非常幸运的阿根廷业余爱好者拍摄的 。
有个业余天文学家叫维克多·布索,他院子里的天文台里有一个很好的望远镜,他不停地拍摄着恰巧在他头顶上的同一个星系的照片 。
他只是碰巧看到了,天空中正确的区域,幸运的是,他捕捉到了超新星爆发的冲击波 。抓住这个时刻的机会是千万分之一 。维克多捕捉到的是冲击波到达表面的瞬间 。他真的很幸运 。
维克多注意到这个斑点,出现在他的照片上 。意识到自己捕捉到了一颗爆炸恒星发出的第一道闪光,他提醒了全球的专业天文学家 。
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维克多抓拍到的超新星爆发的冲击波
天文学家Alex Filippenko和他的团队监测了这颗恒星发出的越来越亮的光 。
他们在研究buso超新星发出的光时发现,当一种冲击波,一种穿过恒星的超音速波从表面爆发出来时,这个物体会在短时间内迅速变亮 。当它到达边缘时,巨大的能量被释放为巨大的闪光 。
这是令人震惊的时刻,巨大的冲击波以每小时近三万英里的速度传播,穿过恒星的表面,并把它撕成碎片,然后起爆 。
科学家们在地球上看到了爆炸产生的冲击波,它们可以穿越气体、液体和固体包括塌缩恒星的外层 。
观察到冲击波到达恒星表面的过程非常重要,因为维克多成功地捕捉到了一颗恒星变成超新星的瞬间,这是一个科学宝藏 。
爆炸的冲击波就像宇宙中的金粉,昙花一现,只持续了20分钟——这在天文学的时间尺度上只是一眨眼 。
【超新星爆炸之谜】
但是什么引发了冲击波呢?这只是一个反弹的问题吗?
超新星的冲击波,也许可以用篮球来解释 。
关于一颗爆炸的恒星,核反应会在核心中发生,然后外层会以极高的速度向内核坠落,然后它会反弹 。
恒星的结构给了它非常多的能量,当垂死的恒星燃烧它的燃料时它产生了不同的元素层——核心是重铁,上面是一层层较轻的元素 。
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