藏文科普 | 夜空中最亮的星——超新星

2020-10-12 知識就是力量雜誌

原創 李慶康


超新星是大質量恆星在演化末期或某些雙星系統在演化過程中的劇烈爆炸。這種爆炸極其明亮，所發出的輻射能夠照亮其所在的整個星系（超新星最亮時，光度可以是太陽的10億倍以上），是除宇宙形成時的大爆炸之外最劇烈的爆炸。因此，在其出現之初就引起過人類的極大關注，中國古代稱它們為客星。

根據光譜分析，天文學家發現超新星光譜中的吸收線有一些普遍特徵，故可以給超新星分類。簡單來說，第一級分類就是看譜線中是否存在氫元素（H）的吸收線。如果沒有氫，那就歸為Ⅰ型超新星；如果存在氫，那就是Ⅱ型超新星。另外，觀測還發現存在超亮型超新星和奇異型超新星。

Ⅰ型超新星還可以依據其他譜線再細分：典型的Ⅰa型超新星在615納米處有矽元素的強烈吸收線；如果矽元素的吸收線不明顯或不強烈，則被歸類為Ⅰb或Ⅰc型超新星。正常的Ⅱ型超新星又可以分為Ⅱ-P與Ⅱ-L兩種，其中Ⅱ-P超新星的光度隨時間變化曲線具有一個明顯的「平臺」期，而Ⅱ-L超新星的光度隨時間變化曲線則是呈線性衰減的。

研究表明，Ⅰa型超新星的形成機制是：一個以碳-氧為主要成分的白矮星從伴星吸積了足夠多的物質並達到質量上限（即錢德拉塞卡極限，大約是1.4倍太陽質量）時，其電子簡併壓力不足以抗衡自身的強大引力，從而發生整體坍縮，並經過一系列複雜過程後導致失控的粉碎性爆炸，形成了Ⅰa型超新星爆發。由於存在錢德拉塞卡質量極限，所以Ⅰa型超新星爆發具有標準光度。

一顆白矮星吸積伴星物質，導致Ⅰa型超新星爆發（圖片來源/APOD）

Ⅱ型超新星是大質量恆星因內部塌縮引發的災難性劇烈爆炸。恆星強大的自引力引起恆星急劇坍縮，如果坍縮成直徑只有十幾千米、主要由中子組成的緻密天體，其中的中子簡併壓力足以抗衡引力時，那麼一顆中子星就誕生了；如果中子簡併壓力仍然抵擋不住引力，那麼該恆星的最終宿命就是黑洞了。在中子星或黑洞形成的那一剎那，能量劇烈釋放，物質被大量拋射，超新星爆炸就發生了。

SN 1987A是1987年2月24日在大麥哲倫雲內發現的一次業一P型超新星爆發圖中可見幾個奇妙的發光亮環狀結構(圖


由於大質量恆星的質量不同，引起的超新星爆發的光度也不盡相同，故該光度沒有唯一的標準值。超新星爆發時釋放出巨量的高能射線，其附近的生命毫無例外地會滅絕。幸運的是，根據觀測，大質量恆星大多離太陽系很遠，略近的暫時還沒有爆炸的跡象，所以地球上的生命暫時不會受到超新星的威脅。

海山二（船底座伊塔星)是一個超大質量亮藍變星，很有可能是一個雙星。數方年或數十萬年後，它將以超新星爆

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