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超亮超新星能源之谜

2016-05-30王善钦戴子高王灵俊吴雪峰

科学 2016年3期
关键词:质量模型

王善钦 戴子高 王灵俊 吴雪峰

近十多年来,人类发现了大约100个比一般超新星亮得多的超新星,它们被称为“超亮超新星”。超亮超新星挑战了传统的超新星能源机制与爆炸机制,同时也开启了更深入理解恒星演化与爆炸的大门。

超新星(supernovae,SNe)是宇宙中最壮观的爆炸现象之一。超新星爆发向星际空间喷射大量中等质量元素与铁系元素,在此后漫长的岁月里,这些元素又会凝聚到新一代恒星与行星中。地球上的大部分稳定金属,尤其是地球上含量丰富的铁以及人类血液中的铁,绝大部分都来自于超新星爆发。双星系统中先后发生的超新星爆发所遗留下来的双中子星系统或黑洞一中子星系统在相互绕转的过程中,由于引力波辐射会损失能量,导致轨道收缩,最终并合。在此过程中,一部分中子星物质被抛出,并迅速合成大量镧系元素与锕系元素,这些元素是超新星的间接产物。因此可以说,没有超新星,仅依靠恒星的自然演化与平静死亡,地球上的绝大部分金属将无法形成。也不会有现在的人类以及其他生命。

超新星爆发后形成的强大激波还将挤压附近物质,加快这些星际物质形成新一代恒星;超新星激波还会加速粒子,使其成为高能宇宙线;超新星爆发后还会形成中子星(或夸克星)或恒星级黑洞。

大部分超新星最亮时亮度可以达到1亿-10亿个太阳亮度。超新星从爆发到消失,持续时间一般为一年左右,只要距离地球足够近或仪器能力足够好,人们就可以持续上百天(少数可以持续数千天)观测它们。……

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