宇宙|超新星:元素的创造者 没有它们就没有我们( 三 )


所以,假设只有一层,就有一个反弹,就像扔一个球到地上,它反弹得不高 。
但假设它像恒星一样排列,重的在底部,轻的在顶部 。就会如下图一样,网球就会弹得非常高 。
宇宙|超新星:元素的创造者 没有它们就没有我们
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反弹原理
这是因为篮球弹跳的能量向上转移了 。
同样的事情也会发生在坍塌的恒星中,但是会有更多的层,所有不同的元素都向内坍塌,较重的层首先撞击致密的内核,将能量传递给较轻的内核,这就产生了冲击波 。
但这种能量不足以将冲击波一路推到恒星外 。
问题是,当科学家们用计算机模型仔细观察时,发现它不起作用,冲击波似乎停止了 。计算机的模拟结果,无法让恒星爆炸 。
五十年来,科学家们都不知道问题出在哪里 。科学家们怀疑其中有其他原因 。像参宿四这么大的恒星死亡时,它的爆炸会发出冲击波在太空中能传播数万亿英里 。但这些冲击波是如何产生的几十年来一直困扰着科学家 。
科学家们认为,应该是来自恒星内核的一种全新的能量来源,能够真正导致恒星最终分裂的东西 。
科学家们怀疑这种能量来自一种神秘的粒子,叫做中微子 。
中微子是一种对我们来说仍然有点神秘的基本物理粒子 。它们几乎就像幽灵一样,它们会穿过我们身体却不会接触到我们 。
很像光的粒子,光子 。但与光子不同的是,中微子不带电荷,它们可以穿过恒星、行星和我们 。
那么它们是从哪里来的呢?科学家们猜测恒星本身就是这个源头 。
在恒星核心的中间,正在产生一种叫做中子星的东西——一种神奇的、超压缩的物质球 。直径只有大约16公里左右 。
当恒星的铁核坍塌时原子被挤压在一起,质子和电子被迫结合而形成中子,这个过程释放出大量的中微子 。
尽管中微子是宇宙中最丰富的粒子之一,但众所周知,它很难被探测到 。
但在1987年,科学家们非常幸运,他们得到了一份绝妙的礼物 。附近星系的一颗大质量恒星变成了超新星 。
这是大约400年来第一颗肉眼可见的超新星 。科学家们有很多的望远镜用来研究它的电磁波谱 。
但是1987年的超新星引发了另一个科学仪器——一个隐藏在日本一座山下深处的中微子探测器 。
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山下深处的中微子探测器
这是与超新星有关的中微子爆发,这只是一个奇妙的惊喜,一个美妙的额外奖励 。
这是超新星发射中微子的确凿证据 。
可能中微子像个幽灵,它们不会轻易地从坍塌的恒星内核中缓慢地漂移出来,他们必须以爆发的形式才能出来 。
超新星爆炸内部的神奇之处在于它的密度足以捕获中微子,突然之间,就有了压力 。
当科学家们在计算机模型中加入中微子的压力时,冲击波离核心越来越远 。然而,超新星仍然没有爆炸 。
还需要一个因素——无序 。
因为恒星是圆的,所以人们很容易认为超新星爆炸也会是圆的 。但是超新星并不完全对称,来自冲击波和中微子的能量是混乱的 。会以一种不可预测的方式加热气体 。它们引起热气泡上升,然后下降,再上升,再下降 。
这是一种沸腾的运动,这给气体带来了大量的湍流 。
于是,研究人员把所有的成分都加到一台超级计算机上,然后让它运行 。
当冲击波离开核心的时候,它会在上面坠落的元素中产生微小的涟漪,涟漪变成了巨大的晃动的波浪,中子爆发出的中微子,加热了上面的元素层,导致它们起泡和上升 。
最终,高温与这些剧烈运动产生的压力结合在一起,将冲击波像星际海啸一样喷发出来,将恒星粉碎成碎片 。
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计算机模拟结果
事实证明,恒星确实会爆炸,大自然知道它在做什么 。刚开始计算机模型,太简单了,所以超新星无法爆炸 。一旦模型变得更加复杂,就要开始考虑恒星的所有维度,超新星模型就会开始爆炸 。
冲击波穿过了所有组成大质量恒星的元素层,只要几个小时就能到达外缘,并触发第一道闪光 。
【仙后座“a”】
但这道闪光只是超新星的开始,这场壮观的灯光秀才刚刚开始 。


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