天關客星

在我們的宇宙中，存在著各種各樣奇葩的天體和事件。比如說，我們人類這么辛辛苦苦地觀測，結果幾千年過去之后，發(fā)現(xiàn)我們只看到了宇宙不到5%的物質總量，剩余的95%都是我們看不到的，可以說是相當?shù)闹S刺。

同樣是看不到的還有黑洞，這個天體是宇宙中最殘暴的天體，沒有之一。見誰就撕誰，根本沒得商量，撕完也就算了，還會吃干凈。

這些其實都是我們看不到的，但實際上，還有我們看得到的“奇觀”，這個奇觀叫做超新星爆炸。到底有多奇特呢？在1054年，宋代的人就記錄了一顆超新星，在《宋會要》當中，是這么記載的。

至和元年五月，晨出東方，守天關。晝如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。

意思是說，這顆超新星在白天都能看得清清楚楚，大概這樣持續(xù)了23天。而如今我們還能看到它的殘骸，也就是蟹狀星云。

可要知道的是，這顆超新星距離我們有6300光年，也就是9.46*10^12公里，這么遠還能在白天看的清清楚楚，可以說是相當?shù)纳衿?/strong>。那為什么超新星爆炸會如此明亮呢？

今天，我們就來聊一聊這個話題。

IIa超新星爆炸到底咋回事？

超新星爆炸實際上有非常多的分類，不同的分類還有不同的說法。我們先從IIa型超新星說起，這也是宋朝記載的那次事件的超新星爆炸的類型。

首先，我們都知道，宇宙中存在著很多天體，但是有的天體暗，有的天體就比較明亮。這類很明亮的天體中，絕大多數(shù)都是恒星，太陽就是恒星。

而恒星的之所以可以很明亮的一個最重要的原因是內核在發(fā)生核聚變反應。那為什么恒星能夠點亮核聚變反應呢？

其實答案很簡單，那就是恒星的質量夠大?？茖W家發(fā)現(xiàn)，當天體的質量達到了太陽質量的7%以上，天體的內核就可以發(fā)生核聚變反應，而這個核聚變反應其實就和自身的引力有關，引力越大，核聚變的就越劇烈。一般來說，由于宇宙中大部分的元素都是氫元素和氦元素，它們占到了99%以上，因此，恒星的構成中，氫元素和氦元素也占了大頭。在引力的作用下，恒星內部首先促發(fā)了氫元素的核聚變反應，這是因為氦核聚變所需要的條件遠比氫核聚變苛刻得多。而整個反應的過程會生成原子序數(shù)更大的氦元素。

而當核聚變反應被點燃后，就會產生一個對外的壓力，這壓力會和引力達到一個動態(tài)的平衡。

• 當引力占上風時，內核受到擠壓，溫度提升，就會使得核聚變反應變得劇烈，以此產生更大的對外壓力來和引力平衡；
• 當對外壓力占上風時，內核就會稍微膨脹，溫度就會下降，核聚變反應就沒有那么劇烈了，產生的對外壓力也就會減少。于是，再與引力平衡。

當恒星內核的氫元素消耗得差不多之后，內核會在引力的作用下急劇壓縮，內核的溫度就開始飆升，如果達到了2億度，就可以點燃氦原子核的核聚變反應，同時會生成碳元素和氧元素。

同樣的，當氦元素消耗殆盡時，內核還會繼續(xù)被壓縮，直到促發(fā)原子序數(shù)更大的元素的核聚變反應，只要恒星的質量足夠大，就有可能一直往下進行，直到鐵元素。鐵元素是一個里程碑一樣的存在。

這是因為從原子核的角度來看，鐵原子核是最穩(wěn)定的原子核。原子序數(shù)小于鐵元素的元素原子核都有聚變成鐵原子核的趨勢，同樣的，原子序數(shù)大于鐵元素的元素原子核都會裂變成鐵原子核的趨勢。這是因為在自然界，萬物都有趨向于穩(wěn)定的特點。我們也把鐵原子核的這種穩(wěn)定性稱為比結合能最大。

要知道無論是氫原子核的核聚變反應，還是氦原子核的核聚變反應，都會釋放出大量的能量，但要讓鐵原子核發(fā)生核聚變反應，是需要輸入大量能量的，但同時釋放的能量很少，這就是一筆虧本的買賣。因此，要讓鐵原子核發(fā)生核聚變反應的條件也是最難的，溫度要飆到幾十億度。由于這時候恒星的內核溫度特別高，這也影響到了恒星外層的溫度，使得外層各種還沒有發(fā)生核聚變反應的原子核發(fā)生核聚變反應。這就出現(xiàn)一層層的不同原子核的核聚變反應，就像洋蔥一樣。

由于鐵原子核的核聚變反應需要十分苛刻的反應條件，因此，內核在引力的作用下，溫度持續(xù)飆升，當達到一定程度時，光子會擊穿原子核，釋放出大量的質子和中子，質子會和自由的電子發(fā)生反應，生成中子和中微子。此時，內核會急劇地收縮，直到成為一顆中子星或者黑洞。

除此之外，釋放出來的中微子，在此時會快速的遠離恒星的核心，大部分的中微子會沖向宇宙的深處，一部分的中微子會被恒星的外層所捕獲，要知道這些中微子都是帶有巨大的能量，于是，就會引發(fā)超新星爆炸。

在這個過程中，會產生需要原子序數(shù)高于鐵元素的元素，同時釋放出大量的能量。

這就是IIa超新星爆炸，亮度常?？梢赃_到一個星系的水平，當發(fā)生時，只要距離不算太遠，我們都能在天空中很明顯地看到它。

Ia超新星爆炸

IIa超新星爆炸最終還留下中子星或者黑洞，但有一類超新星爆炸連渣都不剩，這就是Ia型超新星爆炸。這類超新星爆炸實際上是因為，一些恒星的質量并不大，當內核的核聚變反應發(fā)生到氦原子核的核聚變之后，由于引力太小，無法繼續(xù)引發(fā)碳原子核的核聚變反應。于是，恒星就會變成一顆白矮星。

白矮星是致密的天體，是除了黑洞和中子星之外，最恐怖的天體。如果這個白矮星是在一個雙星系統(tǒng)當中，并且另外一顆恒星演化到紅巨星時，這顆白矮星就會開始蠶食紅巨星。在蠶食伴星的過程，自身的引力會足見增加，直到可以點燃碳原子核的核聚變反應，于是，就會引發(fā)碳閃，把自己炸得渣都不剩，這也就是Ia型超新星爆炸。

以上，就是宇宙中最常見的兩種超新星爆炸，可以說，宇宙中大無奇不有，但我們可以得出這么一個結論，宇宙之中，實際上是質量為王。質量的多少，或者說能夠達到多大的質量，會決定天體具體的種類，是恒星，還是行星，還是小行星；還會決定天體的演化，是IIa型超新星爆炸，還是Ia型超新星爆炸，還是白矮星，中子或者黑洞。