致命的伽馬射線?距離超新星多遠,我們才是安全的?

2021-01-08 騰訊網

一顆超新星需要距離我們多近才能破壞地球的環境？

一顆超新星在對我們的生態系統造成重大破壞之前，它需要離地球多近？

SN 1994D

（左下方的亮點）是在星系NGC 4526的一顆Ia超新星。圖源：Wiki

菲爾·普萊特的《糟糕天文學》一書對這個問題進行了細緻的討論。

這個問題的回答似乎是，一顆超新星必須在離我們幾十或幾百光年的範圍內，才能對地球和上面的生命造成重大破壞。

大質量恆星發展至核心坍縮前的洋蔥狀結構（未依照比例）。

圖源：Wiki

幸運的是，離我們最近的一顆大到足以造成「II型」超新星爆炸的恆星要比這個預估距離遠的多！（大質量恆星耗盡核心的燃料，然後核心坍縮、爆炸，就會形成II型超新星；我們很難預測這些超新星產生的確切時間。一位機敏的讀者指出，在我們的行星附近有一個恆星系統，其中可能孕育了一顆I型超新星的產生——對於I型超新星的產生，其中一種方式是一顆緻密的白矮星從伴星那裡吸收物質，直到最終引發爆炸，產生I型超新星。然而，在這顆超新星真正形成之前，可能還需要數億年的時間，屆時這個恆星系統將會移動到比現在距離地球更遠的地方。）

在一顆大質量0恆星內的演化(a)洋蔥結構的殼層，形成鐵芯 (b)達到錢德拉塞卡極限開始坍塌。核心內部被壓縮形成中子 (c)造成崩落的物質反彈 (d)並形成向外傳播的衝擊波（紅色）。衝擊波停滯（因為能量消耗）(e)但可能是與中微子的相互作用，使它重獲活力。周圍的物質被驅散 (f)只留下簡併的殘骸。

圖源：Wiki

超新星發出的x射線和伽馬射線才是我們最應該擔心的問題，它們可能會對我們造成巨大的損害。如果沒有地球大氣層對我們的保護，x射線和伽馬射線會對構成生物體的分子造成巨大損害。超新星確實會放出大量的x射線和伽馬射線；即使一顆距離我們幾千光年遠的超新星，仍然會向我們釋放伽馬射線，這些射線的速度甚至比太陽最活躍時期（即它正經歷太陽耀斑活動）放出的射線的速度更快。

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圖源：Wiki

幸運的是，我們的大氣層很好地保護了我們不受太陽耀斑的影響，而且對更大流量的伽馬射線也能起到很好的防護作用。只有當伽馬射線流量達到極其高的水平，並摧毀了大氣層保護層中相當大比例的分子時，你才能地說超新星正在破壞我們的生存環境。

地球 圖源：

NASA

相關知識

超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸都極其明亮，過程中所突發的電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系，並可能持續幾周至幾個月甚至幾年才會逐漸衰減。而在此期間，一顆超新星所釋放的輻射能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相當。

X射線，又稱為倫琴射線、艾克斯射線、愛克斯射線或倫琴光、X光，是一種波長範圍在0.01納米到10納米之間的電磁輻射形式。X射線最初用於醫學成像診斷和X射線結晶學。X射線也是游離輻射等這一類對人體有危害的射線。 X射線波長範圍在較短處與伽馬射線較長處重疊。

伽瑪射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長在0.01納米以下，穿透力很強，又攜帶高能量，容易造成生物體細胞內的脫氧核糖核酸斷裂進而引起細胞突變，因此也可以作醫療之用。

作者: Dave Rothstein

FY: 瓷熒

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    但是，這些都比不上恐怖的超新星爆發！它在幾秒鐘內釋放的能量，相當於幾千個太陽在一生中釋放的能量總和！如果太陽變身一顆超新星，那麼它爆發的威力將在一瞬間使地表溫度升至8萬℃，相當於太陽表面溫度的15倍！當然，只有質量大於太陽8倍的恆星才會在生命末期發生超新星爆發。
  • 恆星爆炸產生伽馬射線,高亮的光束中包含著致命核反應
    這些伽馬射線暴的高亮區域，不僅僅只存在光，它也存在著劇烈且致命的核反應。很顯然這種伽馬射線暴距離我們很遠，但又有誰想被這種宇宙中高能量反應所輻射到呢！物理學家曾經認為，如果這種恆星爆炸所產生的高亮光束能夠到達地球且輻射到人類，那麼只有當人處於爆炸時所產生的光束區域中才會參與到核反應，這時的伽馬射線爆發才是危險的。
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    伽馬射線暴就誕生於超新星爆發的過程之中，伽馬射線暴蘊含強大的能量，其對生命的殺傷距離可以達到50光年。也就是說，如果在50光年的範圍內發生了一次超新星爆發，而其所釋放的伽馬射線暴擊中了地球，那麼地球生命是沒有存活的可能性的。
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    據目前科學觀測發現，黑洞距離我們都在安全範圍以外。最近的黑洞是麒麟座V616，這顆黑洞距離我們約2800~3300光年，質量約太陽的6.6倍；第二近的黑洞為天鵝座X-1,距離我們約6100光年，質量約太陽的10倍；第三近的黑洞為天鵝座V404，距離我們約7800光年，質量約太陽的12倍。
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    難道伽馬射線就是死亡射線嗎？我們要科學地去看待超新星爆發，因為，只要是超新星，一定不在我們的太陽系裡。我們也要認真地了解一下什麼是超新星。一． 什麼是超新星超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸都極其明亮，過程中所突發的電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系，並可能持續幾周至幾個月才會逐漸衰減。
  • 在太陽系附近有沒有短期內威脅人類生存的超新星或伽馬射線暴爆發
    而宇宙伽馬射線暴主要來源，就是超新星爆發和大質量天體的碰撞。這種爆發包括大質量恆星死亡、黑洞相撞、中子星碰撞等等，白矮星吸積或碰撞也會發生超新星爆炸。根據星體質量大小，爆發出的伽馬射線能量也有大小。這幾顆恆星都演化到了晚期，處於極不穩定階段，隨時有爆發的危險，甚至已經爆發也有可能，只是爆發的光線和能量還沒有傳到我們這裡。這幾顆恆星新海山二隔得最遠，距離我們7500光年，是人類能夠肉眼看到最遠的恆星。雖然遠卻是這幾顆星中是最大的，質量有太陽的100~150倍，這個傢伙一旦爆炸，伽馬射線暴能量肯定驚人。
  • 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?
    因為再亮的星星由於距離太遠，看起來也可能不亮或者根本看不到；而亮度再弱甚至不發光只是反光的行星，由於距離很近看起來也很亮。絕對星等才是恆星實際發光的亮度，是假定所有恆星在距離我們10秒差距（1秒差距相當3.26光年），也就是都在距我們32.6光年那個位置所發出的光度在我們眼中的亮度。
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    這種恆星對質量有比較高的要求，一般8-10倍太陽質量以上才可能爆發超新星形成中子星，20-30倍太陽質量以上才爆發超新星能形成黑洞。但並不妨礙我們假設有一個Ia型超新星在那個位置爆炸後，對地球的影響有多大！
  • 科普一下,假如地球被一次伽馬射線暴擊中,我們會經歷什麼?
    超新星是宇宙中最明亮的天體之一，但是伽瑪射線暴比超新星還要明亮很多倍。伽馬射線暴的持續時間也不盡相同，長則幾個小時，短則千分之一秒，但是這已經足夠致命了。今天我們提出一個有意思的話題，假如地球被伽瑪射線暴擊中，我們會經歷什麼？
  • 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?
    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？
  • 人類文明會因為伽馬射線暴巨大的破壞力而滅亡嗎?
    確實有可能，事實上，科學家們甚至猜測之所以浩瀚宇宙如此寂靜（我們沒有發現任何外星人蹤影），一個原因就是伽馬射線暴毀滅了外星文明，而人類同樣有可能被強大的伽馬射線暴瞬間毀滅！
  • 我們是怎麼知道宇宙間各個遙遠星系距離我們多遠的呢?
    距離我們較近的星系比方說仙女星系，我們可以找到仙女星系中比較有特點的恆星，說白了還是測量星球與星球間的距離。在日常生活經驗中，我們擺放兩隻蠟燭，一支放得離我們遠一些，一個近一些，會發現近一些的燭光很亮，遠一些的燭光很暗，近就亮、遠就暗，這樣看似就可以知道哪顆恆星距離我們更遠了，但是，恆星種類千差萬別，比方說有的恆星質量巨大，光芒即便距離我們比較遠也顯得非常亮，而有的恆星質量小，即便距離我們很近也顯得比較暗，這樣就不知道到底距離多遠多近了。
  • 如果太陽變成超新星,會是怎樣的場景?
    北宋史官在1000年前，曾目睹了金牛座方向的超新星爆發。「晨出東方，守天關。晝如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日」在北宋的天空中，一顆赤白色的超新星，出現在天關，即金牛座附近。即使在白天，亮度也堪比金星太白。這個盛景，直到一年後才漸漸消失。
  • 探測器發現迄今最強伽馬射線暴 伴隨超新星爆發
    伽馬射線暴被認為是相比超新星爆發更加劇烈的一種現象，但在這一起爆發事件中，GRB 130427A爆發時還同時伴隨著超新星爆發，這是不同尋常的。　　英國萊斯特大學教授保羅·布萊恩(Paul O』Brien)是今年11月21日分別於《科學》以及《天體物理學學報》上連續發表的5篇有關此次爆發事件的論文其中一篇文章的作者。
  • 超新星爆發:伽馬射線暴只屬於最強者
    天文學家使用甚大陣射電望遠鏡（VLA）發現，產生伽馬射線暴（GRB）的超新星爆發與不產生的爆發之間存在「缺失的一環」。科學家發現，於2012年觀測到的一個恆星爆發具有產生伽馬射線暴的很多特徵，但最終卻並沒有產生。
  • 距離地球65光年的超新星爆發可能導致生物大滅絕
    事實上，它甚至可能不是來自我們的太陽系。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。
  • [圖]探測器發現迄今最強伽馬射線暴 伴隨超新星爆發
    可以看到此次伽馬射線暴GRB 130427A發生前後的明顯信號變化伽馬射線暴原理示意圖一般認為，伽馬射線暴是由大質量恆星突然塌縮後形成的黑洞所驅動的。黑洞的形成會驅使大量相對論性粒子穿越塌縮物質，形成劇烈的衝擊波，並引發伽馬射線輻射。
  • 讓我們以太陽為參照來看看伽馬射線風暴有多殘酷
    伽馬射線爆爆發可以在瞬間釋放出巨大的能量。伽馬射線爆一般發生在遠離地球的地方，但距離不能保證地球的安全，因為伽馬射線風暴的威力太大，被稱為僅次於宇宙大爆炸的爆炸。讓我們以太陽為參照來看看伽馬射線風暴有多殘酷。
  • 伽馬射線爆發釋放超級能量,未來人類命運何去何從?
    它們是如此的明亮，距離幾億光年遠都能看到。在這一瞬間，一次伽馬射線暴釋放出的能量比太陽一生所釋放出的能量還要多。這就是超超新星（質量為太陽的8至25倍的恆星引力坍縮而成的超新星事件，也可以稱為極超新星、激超新星、特超新星）。