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 做过的事情总会留下痕迹,世间万物皆是如此。动物死亡会留下尸体,植物死亡会留下枯干,恒星也一样,当恒星的主序星阶段结束之后,我们通常就认为这个恒星死亡了,如果它的质量足够大的话,通常在太阳质量的八倍以上,它就会发生超新星爆发,之后形成一颗中子星或者黑洞,而如果小于太阳质量的八倍,通常不会发生超新星爆发,但是中心仍会形成一颗星体,那就是白矮星。

其实无论是白矮星,中子星还是黑洞,它们都可以视作是恒星死亡之后的残骸,但天文物理学上称之为恒星主序星阶段结束之后形成的天体,那么为什么恒星会发生超新星爆发,并且会形成中子星和黑洞呢?还必须得从恒星的运行原理说起。

恒星都是会发光的天体,这是因为他们内部时刻进行着核聚变,最初的时候,恒星的核聚变是氢元素基础上的氢核聚变,当恒星内部的氢元素消耗得差不多的时候,恒星的核聚变会进行到以氦元素为主的氦核聚变,接着是锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖、钠、镁、铝……总之,这种元素的聚变会在元素周期表上走下去,一直进行到铁元素时,恒星的核聚变从根本上发生了变化,就是之前的元素的核聚变都是会释放能量的,但是到铁元素的时候,不但不会释放能量,反而会吸收能量,因为铁元素的聚变极多能量的补充才能进行,所以当恒星开始进行铁元素聚变的时候,它就已经不再向外释放能量了,而是开始吸收自身的能量。

这样由于失去了能量的来源,支撑恒星体积和质量的向外辐射压就没有了,而恒星巨大的体积和质量一下子失去了向外的扩张压,从而开始向内收缩,就好像一座高楼突然坍塌砸向地面一样,会造成巨大的压力堆积,要知道红超巨星和蓝超巨星的直径都是以几亿公里计的,所以会造成巨大的收缩压,那么恒星中心的物质就会被外围巨大的压力挤到一处,最终就挤成了中子星或者黑洞。

当这一刻发生的时候,恒星的活动非常剧烈,当内部的中子星形成的时候,外围的物质继续撞击到中子星上面,然而中子星已经形成,其余的物质无法再形成中子星,那么撞到中子星上的物质就会被中子星反弹出去,这就是中子星的超新星爆发了,中子星的超新星爆发,会形成大片的星云,在星云的最中间会有一颗集合了这颗恒星大部分物质的中子星存在那里,它的密度非常大,每立方厘米的质量在8000万到20亿吨之间。

如果是内部形成黑洞的话,那么黑洞会继续吃掉恒星的大部分质量,其爆发反而不如中子星的爆发更为强烈,但是黑洞的物质更为致密。

就目前已观测到的超新星爆炸,均是灰飞烟灭,即该恒星将自己的所有物质都抛向了宇宙而彻底毁灭,没有在超新星爆炸的位置发现理论上的“黑洞”。

超新星爆炸时会挤压附近的星云,是新恒星和新恒星系形成的重要推动力量。恒星根据状态,可分为:星云期,主序期,巨星(红巨星,黄巨星)期,矮星(白矮星,黑矮星)期。主序期的恒星根具其体积和质量的大小可分为:褐矮星(棕矮星),黄矮星,红矮星,蓝矮星(蓝巨星)。

以红矮星之一的太阳为例,目前,太阳正在主序期阶段,其核心的核聚变剧烈而稳定。聚变材料充足,足以维持其继续在主序期五十亿年以上的时间,当太阳内部的聚变材料耗尽时,主序期结束,其内部的引力,压力,温度等形成的平衡被打破,这时,太阳内核开始塌陷,外围开始扩张,外围边缘可以到达现在的地球轨道之外,最后消散,只留下了一个密度极大的核心:白矮星,此时太阳进入白矮星阶段,太阳在白矮星阶段时,仍然可以依靠其自身的元素合成继续发光和释放能量,这个阶段可持续十亿年以上。这个阶段结束以后,太阳彻底熄灭而进入黑矮星阶段。肉眼无法继续观测了,也就算是彻底死亡了。太阳这样的历程,是宇宙中绝大多数质量小于8倍太阳质量的恒星的最终归宿。

当恒星的质量介于8--30倍太阳之间时,由于体积和质量更大,因此,其内部的引力,压力,温度更高,核聚变也更加剧烈,这类恒星的寿命非常短,往往只有数亿年到数千万年左右。当其内部聚变材料耗光以后,此类恒星也会进入红巨星(黄巨星)阶段,不同于太阳的是,此类恒星的核心塌陷时,巨大的压力可以把电子直接压进原子核内,与原子核内的质子中和成中子。整个恒星内核几乎由纯中子组成,因此而被称作中子星。

中子星以脉冲的方式向外释放能量和射线,它本身也不够稳定,随着能量的释放,会逐渐膨胀,电子逐渐脱离原子核,从而不断形成重金属元素,是宇宙中重金属元素的来源之一。最后,能量耗光之后,中子星最后的归宿同样是黑矮星(即不可观测)。

而当恒星质量超过30倍太阳质量时,其内部巨大的压力和六十亿℃以上的温度足以使其核心内的物质处于游离状态,其寿命往往只有数百万年,此类恒星通常不会进入巨星阶段而是“暴毙”,即当恒星内部的各种平衡被打破的时候,就突然爆炸,即超新星爆炸,超新星爆炸时会在瞬间释放才超级巨大的能量,毁灭半径50光年内的一切,其释放的巨大能量足以照亮整个银河系。理论上超新星爆炸爆炸时内核里的一切都被彻底压碎而形成一个密度和质量极大的“点”,即所谓的“黑洞”。但,迄今为止,所观测到的所有的超新星爆炸,均未在爆炸位置发现“黑洞”甚至中子星的存在,即超新星爆炸时,恒星彻底毁灭。原因不得而知。

宇宙之大,无奇不有。人类观测宇宙的时间还很短,现在很多结果都是靠理论计算出来的,实际情况究竟如何,还需要继续观测认证。其最终结果,可能与理论上的计算结果相距甚远。

来源:网易号    时间:2018-04-08

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