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《科学24小时》

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IA型超新星——宇宙的标准烛光

2016-01-29 20:24:06

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与人类一样,恒星也有生死。

它们个个都像英雄那样,活着的时候光芒万丈,傲视群雄,死亡的时候也是轰轰烈烈,以一场大爆发结束自己的生命。这种恒星在演化接近末期时经历的剧烈爆炸就叫超新星爆发。超新星的英文名称为supernova,nova在拉丁语中是“新”的意思,这表示它在天球上看上去是一颗新出现的亮星(其实原本即已存在,因亮度增加而被认为是新出现的)。

生命有长有短,个体也有大有小,因此爆发的方式往往也是林林总总。

科学家经过系统的理论研究后提出,在恒星家族中也有一个标准个头——就像对人类而言,也有平均的身高和体重——那就是1.44个太阳质量。具有这样质量的恒星,它们在爆发的时候,就被称为IA型超新星。

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白矮星的掠夺

超新星通常被人类划分为两大类:I型和II型。如果在某一颗超新星的光谱中,不包含氢的吸收线,那它就会被归入I型,反之,则会被定义为II型。I型超新星又可以细分为IA、IB和IC三种,而II型一般是单个的大恒星,质量通常超过9个太阳质量,也可细分为IIP、IIL和IIN三类。

IA型超新星的主角通常都是一颗白矮星,白矮星是如太阳这般大小的恒星演化至末期的残骸。虽然它们的质量不大,但却拥有着惊人的密度。通常,白矮星都会有一颗伴星,而它俩之间的关系似乎也是注定的——掠夺,当然,受害者就是伴星。

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白矮星会贪得无厌地吞噬伴星的物质,它不会一口便将伴侣吃掉,而是会在其周围建立一条细长的“食物通道”。这条通道会像蛇一样缠绕着伴星,并形成一个巨大的圆盘,而白矮星则会通过这根“吸管”,将伴星体内的物质步步蚕食。

当然,这样的掠夺并非是无止境的。当白矮星通过吞噬,逐渐长大到1.44倍太阳质量的时候,掠夺就会停止——这个质量已是它的极限。这时,众多剧烈的物理反应就会纷至沓来。白矮星由于内部的密度很高,因此能够点燃连锁反应,一系列核聚变过程将会最终导致白矮星的爆发,这就是IA型超新星。

由于质量是一定的,因此爆发产生的能量也是一定的,同理可知,爆发时所产生的亮度也是一定的。所以,科学家就将IA型超新星称为宇宙中的“标准烛光”。标准烛光爆发的时候,释放出来的能量可能会超过1044焦耳。通过观测爆发时的明暗程度,我们还可以判断这颗超新星距离我们有多远。

虽然作为宇宙的“标准烛光”,IA型超新星的模型仍存在着一些不确定性。但这丝毫无法改变IA型超新星在宇宙学中的特殊地位,科学家已将其列为近十年内恒星研究的主要对象之一。相信随着天体物理学界对IA型超新星进行更深入详细的研究,从爆炸模型到演化途径等的各方面探究,宇宙中暗能量的秘密终将被解开。




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