天文科普:超新星爆發有多強?波及範圍可達50光年,地球生物曾因此而滅絕
來源:科學信仰
發布時間:2021-06-29
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超新星爆發是發生於(yu) 宇宙之中的一種極為(wei) 強烈的天體(ti) 活動,會(hui) 在一瞬之間釋放巨大的能量,那麽(me) 超新星爆發到底是如何形成的呢?

超新星爆發發生於(yu) 恒星主序星階段結束之後,但並非所有的恒星都會(hui) 發生超新星爆發,比如我們(men) 最為(wei) 熟悉的太陽就不會(hui) 經曆超新星爆發的過程。

太陽隻是一顆黃矮星,屬中等質量恒星,它之所以能夠穩定地發光發熱,是因為(wei) 氫核聚變所產(chan) 生向外的輻射擴張壓與(yu) 中心的引力作用實現了平衡,然而隨著太陽上氫元素的耗盡,向外的輻射擴張壓減弱,太陽在中心引力的作用下,內(nei) 部壓力進一步加大,於(yu) 是氦核聚變被點燃了,至此,太陽便由氫核聚變階段跨入了氦核聚變階段,之後,核聚變會(hui) 不斷向更重的元素推進,直至碳或氧終止,此後太陽便會(hui) 坍縮為(wei) 一顆白矮星。

坍縮為(wei) 白矮星是太陽的結局,但並非所有恒星的結局,如果一顆恒星的質量達到了太陽質量的8倍以上,那麽(me) 它在主序星階段結束之後便可以將核聚變推進到鐵元素。

鐵元素是恒星核聚變的最終點,因為(wei) 在鐵元素之前,聚變都會(hui) 釋放能量,而鐵元素的聚變非但不會(hui) 釋放能量,反而還會(hui) 吸收能量,當恒星上的核聚變推進到鐵元素的時候,向外的輻射擴張壓將會(hui) 急劇減少,於(yu) 是整個(ge) 恒星在巨大的引力作用之下會(hui) 向中心急劇坍縮,巨大的質量砸向核心,使得恒星的活動變得異常劇烈,於(yu) 是在一瞬之間就會(hui) 釋放出巨大的能量,這股能量相當於(yu) 恒星一生所釋放能量總和的十倍,而這種現象就被稱之為(wei) 超新星爆發。隻有質量在太陽8倍以上的恒星才可能出現超新星爆發。

恒星核聚變所釋放的能量是巨大的,以太陽為(wei) 例,太陽每秒鍾所釋放的能量就可以滿足全人類25萬(wan) 年的能源需求,我們(men) 在地球上所能夠收集到的太陽能量幾乎趨近於(yu) 零。

太陽一秒鍾就能釋放如此巨大的能量,而超新星爆發在一瞬間所釋放的能量等同於(yu) 恒星一生所釋放能量的十倍,其威力可想而知。科學家認為(wei) ,超新星爆發的波及範圍可以達到50光年左右,也就是說以發生超新星爆發的恒星為(wei) 圓心,半徑50光年範圍內(nei) 所有星球上的生命都會(hui) 被消滅殆盡。我們(men) 的地球已經存在了46億(yi) 年,那麽(me) 在這漫長的歲月之中,地球是否曾經遭受過超新星爆發的波及呢?很可能發生過。我們(men) 知道,在距今3.77億(yi) 年的泥盆紀晚期,曾經出現過一係列生物滅絕事件,而這一係列事件也被視為(wei) 泥盆紀和石炭紀的分界線。

在泥盆紀晚期的生物滅絕事件之中,有大約70%的無脊椎生物消失了,那麽(me) 是什麽(me) 原因造成了如此巨大的生物損失呢?

以前,科學家們(men) 認為(wei) 泥盆紀生物大滅絕是由地球的熔岩活動所導致的,當時大量的熔岩從(cong) 地下流出,劇烈的火山噴發徹底改變了地球的生態環境,從(cong) 而導致了生物的大量死亡,但現在科學家們(men) 有了一些新的認識。

美國伊利諾伊大學天文學係教授菲爾茲(zi) 和他的研究團隊在植物孢子化石中發現了一些端倪。他們(men) 在泥盆紀晚期的化石孢子之中發現了被紫外線破壞的跡象,這種突然的紫外線增大很可能是遠處恒星的超新星爆發所導致的,當大量的高能粒子來到地球附近時,它們(men) 會(hui) 穿透地球大氣,滲入海洋和土壤,造成大量地球生物滅絕。不過幸運的是,這顆發生超新星爆發的恒星與(yu) 地球的距離較遠,應該在65光年之外。

如果超新星爆發發生在距地球50光年範圍之內(nei) ,那麽(me) 地球生命必然會(hui) 徹底滅絕,那麽(me) 我們(men) 也就不會(hui) 存在了,幸運的是這顆恒星與(yu) 地球的距離超過了65光年,所以地球生命並未遭受毀滅性的打擊。

超新星爆發的威力如此強大,未來在距地球50光年範圍之內(nei) ,是否還會(hui) 發生如此可怕的事情呢?就目前來看,科學家們(men) 並未在距地球50光年範圍內(nei) 發現有可能發生超新星爆發的恒星,所以我們(men) 現在還是安全的。即便是在50光年範圍內(nei) 存在著將會(hui) 出現超新星爆發的恒星,至少我們(men) 這代人也無需擔憂,因為(wei) 宇宙中沒有什麽(me) 是能夠瞬時發生的,無論是光的傳(chuan) 播還是引力的作用,都是需要時間的。所以即便超新星爆發所釋放的能量以光速行進,它也需要50年才能到達地球,那時我們(men) 都已垂垂老矣或是黃土覆麵了。


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