如果距離地球四光年的恆星發生了超新星爆發,我們會怎麼樣?

2021-01-15 優美生態環境保衛者

超新星爆發是大質量恆星在主序期結束後,向中子星或者黑洞演化過程中的一個歷經階段,從我們捕捉到的超新星爆發的現象來看,無論是從亮度,還是釋放出來的巨量高能粒子,都是普通恆星遠遠無法比擬的。那麼,如果在距離地球4光年的區域發生了超新星爆發,我們的地球會怎麼樣呢?

超新星爆發的原因

恆星是一個恆星系中最核心的星體,也是我們探知宇宙最易發現和最易上手研究的目標,和生命一樣,恆星也具有「生老病死」的生命周期,從不斷吸聚周圍星際氣體和塵埃物質誕生恆星以後,隨著時間的推移,恆星也會在核聚應的物質積累過程中,隨著宇宙演化的步伐同時延伸自己的演化進度條,而超新星就是恆星演化路途中的一個特殊階段。

恆星在主序期以內,其內部核心在極高溫度的驅動下,持續進行核聚變反應,產生向外的輻射壓,這種壓力與恆星外部物質所受重力相平衡,從而維持著恆星的穩定狀態。實際上,恆星的存在機制,與輻射壓和重力二者每時每刻的抗衡密不可分。輻射壓高了,恆星體積就會膨脹,致使內部溫度降低,核反應強度下降,拉低輻射壓;輻射壓低了,外部物質就會向內坍縮,部分引力勢能和物質碰撞就會轉化為熱能,推動提升內核溫度,核反應強度就會升高,推動輻射壓提升。在這樣持續反覆的過程中,一方面源源不斷地消耗核反應物質,另一方面核反應的新生成物質不斷地在恆星內部產生,如果溫度升高的程度達到新物質的核聚變條件,則恆星就會進入下一個核反應的階段,否則只能持續坍縮完成恆星的生命歷程。

而決定著恆星到底演化到哪一步,主要取決於恆星的原始質量。質量越大的恆星,其核反應的進程就會越長,新生成的物質就會越多,恆星最終由不同物質組成「洋蔥圈」層數就會越複雜,坍縮程度也會越劇烈。對於核聚變結束以後參與質量達不到錢德拉塞卡極限(1.44倍太陽質量)時,則只能形成白矮星;而大於錢德拉塞卡極限小於奧本海默極限(3.2倍太陽質量)時,就會形成中子星;大於奧本海默極限則最終有可能演化為黑洞。既然超新星是大質量恆星朝著下一步進階形態演化的中間特殊階段,其質量是至關重要的因素,而決定著質量大小則有兩種來源途徑:

第一種是原始恆星的原始物質積累,是自給自足型的,也是眾多超新星形成的主要方式。在這種情況下,恆星的最內層圈層已經通過核聚變形成了鐵核,由於鐵的比結合能最高,要讓它發生核聚變,其所需的能量要大於釋放的能量,因此核聚變的能量就入不敷出,難以再進行下去,於是核聚變就會停止,恆星外層外質發生劇烈的向內坍縮,與鐵核發生猛烈的碰撞,發生內爆現象,從而產生強大的反彈激波,將恆星中部和外部物質剝離出去,形成壯觀的物質噴發,內部剩餘的物質最終形成中子星或者黑洞。

第二種是通過吸收其它恆星完成物質積累,是外來輸入型的,就是在雙星系統中,其中一顆已經完成主序期的使命演化為白矮星,另外一顆是處於伴星狀態的紅巨星或者白矮星,主星的白矮星由於質量較大,會從另外的伴星中慢慢地吸收物質,從而逐步壯大自己的陣營,當自身質量超過錢德拉塞卡極限以後,就會重新激活碳聚變過程,而由於內部核心組成物質的密度非常大,不能再靈活地調整輻射壓,使之與重力作用之間保持平衡狀態,因此這時候的核聚變進程屬於不可控的狀態,向外的輻射壓激烈增加,致使整顆恆星都因劇烈的核反應而被炸得分崩離析。這種超新星爆發,科學界稱之為La型超新星爆發,由於它們在爆發時會放出比較固定的光度,因此被當作「標準蠟燭」,作為計算宇宙距離的重要工具。

超新星爆發所釋放的物質

當大恆星生命歷程進行到末期發生超新星爆發時,一般情況下會將全部或者大部分的組成物質,在極短的時間內、以近十分之一的光速向外拋灑出去,同時釋放出巨大的能量。在此過程中,巨大的能量可以使原來被拋灑出去的組成物質,有了進一步發生聚變的能量條件,因此形成了眾多比鐵的原子序數還要大的重元素,之後拋灑物質逐漸冷卻和減速,形成行星狀星雲。

除了這些之外,在超新星爆發中還會產生其它物質,比如:

通過俘獲電子和鐵核坍縮,被拋灑的外層物質會同時攜帶巨量的能量,可能要比我們的太陽在全部生命周期中通過核聚變釋放的總能量還要多出許多倍,以致於發出明亮的光線可以照亮整個星系。高能量的伽馬射線,這是攜帶能量最高的一種光線,可以在較短的時間內摧毀近距離上的行星表面的生態環境。

中微子流,這是核聚變反應過程中發生的一種特殊粒子,在失控的核聚變條件下加熱反彈激波,與組成物質發生脫耦作用,以近乎光速的速度逃逸出去。

電磁脈衝。參與內核在形成中子星的過程中,其自轉軸與磁軸有一定的偏差,電子就會產生同步輻射,當兩個軸極之間的夾角通過我們的探測器時,我們就會接收到相應的高強度電磁脈衝。4光年外如果爆發超新星

其實在距離地球4光年之外的恆星,就是比鄰星,它的質量僅比太陽大一點,根據質量對應關係,其在結束主序期以後,不會產生超新星爆發現象。那麼,假如4光年外真的有超新星爆發呢?這無疑會對地球產生毀滅性的打擊。

根據科學家測算,在距離地球1000光年的超新星爆發,將會對地球生命形態產生嚴重影響;如果距離在100光年處,就會嚴重破壞地球的大氣層,不但到達地球的輻射能量可能會超過現在階段的太陽輻射,致使地球溫度明顯提升,而且強烈的伽馬射線暴能夠摧毀任何生命形式。

據科學家們推斷,在距今4.4億年前發生的奧陶紀大滅絕事件,當時導致了地球85%的生命絕跡,而造成這起事件的原因,極有可能是由一顆超新星爆發所釋放的伽馬射線暴所導致,在極短的時間內,地球的大氣層特別是臭氧層遭到了極大破壞,從而使地表生物幾乎暴露在高能粒子的衝擊之下而大量死亡。

不過,我們應該感到慶幸,在宇宙近地環境中不存在這樣的超新星爆發或者潛在的爆發條件。根據科學家們根據模型推測的結果,距離地球1000光年的範圍內,發生超新星爆發事件的頻率為8600一次;距離地球500光年的範圍,發生頻率為8萬年一次;而距離地球100光年的範圍,發生頻率僅為860萬年1次。而且伽馬射線暴就像雷射一樣,它帶有強烈的方向性,並不是向宇宙向個方向均勻擴散,只有當它的集中方向衝向地球時,我們才會受到影響,這進一步拉低了超新星爆發對地球影響的概率和危害程度。

相關焦點

  • 如果距離四光年的恆星爆發超新星,地球會怎樣?我們該何去何從?
    準確的說距離地球四光年左右的就只有一個三體星系,分別是半人馬座α星A、B、C三顆,其中距離最近的是被我們成為比鄰星的C星,在三顆恆星中,A星最大,但也只比太陽略大一些,C星最小,是一顆紅矮星,這三顆恆星不會發生超新星爆發!
  • 距離太陽系634光年的參宿四發生超新星爆發,我們會看到什麼?
    月亮距離我們只有約40萬千米,只有0.00000004光年;太陽距離我們1.5億千米,只有0.000016光年;天狼星距離我們8.6光年,只是參宿四距離的75分之一。但即便如此,參宿四還是距離地球很近的一顆體積超大型恆星,直徑約太陽的1000倍,也就是說體積達到太陽的近10億倍。因此在望遠鏡中可以看到這顆恆星的圓面,這可能是迄今唯一的。
  • 天狼星距離我們很近,會發生超新星大爆炸威脅地球嗎?
    天狼星距離我們很近,會發生超新星大爆炸威脅地球嗎?如果在距離地球只有8.6光年的地方發生超新星大爆炸的話,肯定是對地球上的生命造成很嚴重的威脅的。不過我們可以放心,距離地球只有8.6光年的天狼星是不會發生超新星爆炸的。
  • 640光年外的參宿四超新星爆發,真會威脅到地球嗎?
    關於世界末日的傳聞想必各位已經看得不要不要了,無論是真正的五大生命滅絕事件,還是諾查丹瑪斯或者霍金的預言,末日論總是出鏡率最高的,各大媒體分析時會將超新星爆發作為一個非常重要的威脅而列在其中,因為地質史上的滅絕事件據信有多次是超新星爆發造成,作為距離地球最近,在未來最有可能爆發成超新星的參宿四,會真的威脅到地球嗎?
  • 假如距離地球100光年之內的恆星死亡發生爆炸,衝擊波會造成地球上...
    【每日科技網】  恆星死亡之後如果發生超新星爆發,那麼它的電磁輻射會非常明亮,並且將所有物質以十分之一光速的速度向外拋射,形成粒子輻射激波。  如果距離足夠遠,比如500光年以外,那麼到達地球的輻射將不會構成明顯的威脅。
  • 假如盾牌座UY替代比鄰星,地球會怎麼樣?如果UY超新星爆發呢?
    這是個非常有趣的話題,盾牌座UY是當前觀測到最龐大的恆星,而比鄰星則是距離地球最近的恆星,假如將盾牌座UY放到比鄰星位置,我們地球上能晚上能看書不?不過即使再亮我們北半球也看不了書,因為比鄰星位於南天區!
  • 假如盾牌座UY替代比鄰星,地球會怎麼樣?如果它超新星爆發呢?
    這是個非常有趣的話題,盾牌座UY是當前觀測到最龐大的恆星,而比鄰星則是距離地球最近的恆星,假如將盾牌座UY放到比鄰星位置,我們地球上能晚上能看書不?不過即使再亮我們北半球也看不了書,因為比鄰星位於南天區!
  • 參宿四即將發生「超新星爆發」?我們即將目睹650年前發生的一顆...
    參宿四「超新星爆發」不會傷害地球但它可能會刷屏你的朋友圈參宿四的超新星爆發不會傷害地球。它產生的輻射不會擾亂地球大氣層。雖然參宿四和地球間650光年的距離在宇宙刻度來說算是近鄰,但是要想對地球造成損害,它離得還不夠近。
  • 參宿四的距離比以前估計的近,十萬年內將爆發超新星
    參宿四亮度變化的原因關於參宿四亮度變化的原因有很多解釋,比如星際塵埃的遮擋、參宿四自身物質的對流活動、超新星爆發前的星震等等,參宿四本身就是一顆變星,在過去幾十年內亮度發生過很多次變化。2017年的一份科學研究表明,超新星爆炸的危險距離是50光年(只針對中小質量的超新星,超超新星的致死範圍更遠);所以對於500光年外的參宿四來說,即便超新星爆炸對地球的影響也很有限,而超新星最後會留下一顆中子星或者黑洞,在兩極產生的射流擁有恐怖的殺傷力, 並延伸到幾百光年之外,好在參宿四的自轉軸方向與太陽系位置相差了20°,並不會直接掃過太陽系。
  • 遠在724光年外的參宿四如果爆發了,對地球能影響多少?
    它處於恆星演化末期階段,按照現如今的情況,它在將來要進行一次Ⅱ型超新星爆發,變為中子星。屆時,在地球上將看到這一壯觀的景象,其亮度可匹敵滿月,白天可見,可持續數月,然後慢慢消失。這個問題一般來講不用擔心,因為距離遙遠,即便現在爆發了也得需要700年左右才能被我們看到。我們現在看到的參宿四是700年前的參宿四,由於距離的原因以及光速不可被超越,我們看到的天文現象都具有延遲性。所以說,我們現在看到的參宿四都是700年前的參宿四,而如今的參宿四需要在700年後才能看到,所以宇宙更像是一部紀錄片。
  • 距離地球65光年的超新星爆發可能導致生物大滅絕
    相反,伊利諾伊大學香檳分校天體物理學家布萊恩·菲爾茲領導的一項新研究表明,地球上這一巨大的生命滅絕可能是由於一個遙遠而完全陌生的現象:一顆垂死的恆星,在距離我們的許多光年的銀河系中爆炸。相反,他們認為,地質記錄中暴露的生物多樣性危機可能是由天體物理因素造成的,推測是距離地球約65光年的超新星的輻射效應耗盡了地球的臭氧,造成了如此災難性的後果。
  • 如果在幾十光年內發生超新星爆炸,會對地球生物造成什麼危害?
    如果在幾十光年內發生超新星爆炸,那麼地球生命將會面臨全部滅絕的危險。幾十光年以內,已經算是近地超新星了,對於恆星自身質量塌縮引起的II型超新星,爆炸瞬間釋放能量是太陽的數千億倍,瞬間亮度比銀河系其他恆星的總亮度還高。
  • 參宿四亮度劇烈變化,萬一超新星爆發,碎片會飛到地球嗎?
    這是一顆恆星演化到生命末期所發生的一個過程,但並不是所有恆星都會超新星爆發,一般質量要大於8-10倍太陽才可能發生,所以我們太陽是不會超新星爆發的哦(但它會氦閃)!當一顆恆星超新星爆發時它發出的能發相當於太陽一身中所有的輻射能量,外殼將會超過十分之一的光速向外拋灑,形成一片美麗的超新星遺蹟,在未來數萬年甚至更久的時間,都能觀測到這片痕跡!
  • 一顆十倍太陽質量的恆星,在50光年外超新星爆發對地球影響多大?
    十倍質量的恆星是超新星爆發的下限,當然在晚年期間非常有可能超新星爆發,那麼超新星爆發對於行星的衝擊有多大?一顆超新星爆發期間(幾周到數月)所輻射的能量大約是太陽一生中輻射總能量差不多!如果在其行星軌道上存在生命星球的話,那麼其結局是可以預知的!在科幻片《星際迷航11》中就有非常詳盡的描述!
  • 獵戶座的參宿四超新星爆發迫近?對地球有什麼影響?
    值得一提的是這種超新星爆發是有條件的,其質量必須大於太陽8倍以上,如果質量和太陽相仿,那麼最終只會形成白矮星。但是太陽距離成為白矮星還有50億年,其壽命在恆星中也算是很長的了。由於恆星的特點是體積和質量越大,壽命越短,這就仿佛是,人如果一味放縱自己的肥胖就會產生一系列諸如心腦血管等和生活習慣息息相關的病症一樣——壽命自然就會縮短。
  • 如果參宿四爆發了,地球會受到影響嗎?答案你或許不會想到
    參宿四超新星爆發時對地球會有什麼影響(不僅是輻射,還有噴射出的氣彈)?參宿四是附近的一顆紅巨星,預計很快會發生一場壯觀的超新星爆發,因此它為很多天文恐怖故事賦予了靈感。而這些故事常常掩蓋的一點是,「附近」和「很快」都是相對意義上的措辭。
  • 參宿四突然變亮 我們將肉眼看到超新星爆發?
    最近的一次銀河系內肉眼可見的超新星是爆發於1605年的克卜勒超新星,那是在望遠鏡發明前四年。在歷史記錄中,總共只有8顆肉眼可見的超新星,數目非常稀少。不過藉助強大的天文望遠鏡,在計算機的輔助下,現在我們可以很容易地找到宇宙中距離我們十分遙遠而暗弱的超新星爆發事件。然而,像1054年那樣明亮的超新星爆發現象,卻從未再次出現過。
  • 640光年外的參宿四即將發生「超新星爆發」,真會威脅到地球嗎?
    那什麼是「超新星爆炸」呢?「超新星爆炸」就是指當一顆質量是太陽的八倍以上的恆星的燃料耗盡時,它會在重力的擠壓下高速坍塌,引發劇烈爆炸,而爆炸的這個巨型恆星就會成為超新星。目前發現,超新星爆炸發出的閃光,會比它所在的星系還要閃亮,也就是說,一顆恆星如果爆炸了,那麼整個星系都能看得見。而爆炸之後噴射出的物質會形成星雲碎片,這些碎片本身是不會發光的,但因為爆炸的時候會有閃光,所以閃光就和碎片就一起飄蕩在了宇宙中,能維持幾萬年的光亮。
  • NASA發布獵戶座參宿四亮度突然變低,這是要爆發超新星的節奏嗎?
    冬季正是欣賞獵戶座的和天狼星的季節,或者是夜空中最明亮的恆星,距離地球8.6光年,視星等-1.46,而前者除了獵戶優美的身段以外,還有那佩劍處M42目視都隱隱約約的光芒,當然你肯定會好奇獵戶的右肩膀上正有一顆恆星正在放出憂鬱的黃光!
  • 如果盾牌座UY距離地球只有4.2光年會怎樣?
    盾牌座UY是人類目前已發現體積最大的恆星,它的尺寸幾乎接近恆星所能達到的極限,這顆恆星的半徑為地球半徑的18.6萬倍,太陽半徑的1708倍,日地距離的7.9倍。一個盾牌座UY可以裝下6450萬億個地球,50億個太陽。盾牌座UY的體積龐大,並不是因為它的質量很高,這顆恆星目前的質量為太陽的10倍,而是因為它演化到末期,膨脹成為紅特超巨星。