天文科普:超新星爆發(fā)有多強(qiáng)?波及范圍可達(dá)50光年,地球生物曾因此而滅絕
來(lái)源:科學(xué)信仰
發(fā)布時(shí)間:2021-06-29
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超新星爆發(fā)是發(fā)生于宇宙之中的一種極為強(qiáng)烈的天體活動(dòng),會(huì)在一瞬之間釋放巨大的能量,那么超新星爆發(fā)到底是如何形成的呢?

超新星爆發(fā)發(fā)生于恒星主序星階段結(jié)束之后,但并非所有的恒星都會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā),比如我們最為熟悉的太陽(yáng)就不會(huì)經(jīng)歷超新星爆發(fā)的過(guò)程。

太陽(yáng)只是一顆黃矮星,屬中等質(zhì)量恒星,它之所以能夠穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱,是因?yàn)闅浜司圩兯a(chǎn)生向外的輻射擴(kuò)張壓與中心的引力作用實(shí)現(xiàn)了平衡,然而隨著太陽(yáng)上氫元素的耗盡,向外的輻射擴(kuò)張壓減弱,太陽(yáng)在中心引力的作用下,內(nèi)部壓力進(jìn)一步加大,于是氦核聚變被點(diǎn)燃了,至此,太陽(yáng)便由氫核聚變階段跨入了氦核聚變階段,之后,核聚變會(huì)不斷向更重的元素推進(jìn),直至碳或氧終止,此后太陽(yáng)便會(huì)坍縮為一顆白矮星。

坍縮為白矮星是太陽(yáng)的結(jié)局,但并非所有恒星的結(jié)局,如果一顆恒星的質(zhì)量達(dá)到了太陽(yáng)質(zhì)量的8倍以上,那么它在主序星階段結(jié)束之后便可以將核聚變推進(jìn)到鐵元素。

鐵元素是恒星核聚變的最終點(diǎn),因?yàn)樵阼F元素之前,聚變都會(huì)釋放能量,而鐵元素的聚變非但不會(huì)釋放能量,反而還會(huì)吸收能量,當(dāng)恒星上的核聚變推進(jìn)到鐵元素的時(shí)候,向外的輻射擴(kuò)張壓將會(huì)急劇減少,于是整個(gè)恒星在巨大的引力作用之下會(huì)向中心急劇坍縮,巨大的質(zhì)量砸向核心,使得恒星的活動(dòng)變得異常劇烈,于是在一瞬之間就會(huì)釋放出巨大的能量,這股能量相當(dāng)于恒星一生所釋放能量總和的十倍,而這種現(xiàn)象就被稱(chēng)之為超新星爆發(fā)。只有質(zhì)量在太陽(yáng)8倍以上的恒星才可能出現(xiàn)超新星爆發(fā)。

恒星核聚變所釋放的能量是巨大的,以太陽(yáng)為例,太陽(yáng)每秒鐘所釋放的能量就可以滿足全人類(lèi)25萬(wàn)年的能源需求,我們?cè)诘厍蛏纤軌蚴占降奶?yáng)能量幾乎趨近于零。

太陽(yáng)一秒鐘就能釋放如此巨大的能量,而超新星爆發(fā)在一瞬間所釋放的能量等同于恒星一生所釋放能量的十倍,其威力可想而知??茖W(xué)家認(rèn)為,超新星爆發(fā)的波及范圍可以達(dá)到50光年左右,也就是說(shuō)以發(fā)生超新星爆發(fā)的恒星為圓心,半徑50光年范圍內(nèi)所有星球上的生命都會(huì)被消滅殆盡。我們的地球已經(jīng)存在了46億年,那么在這漫長(zhǎng)的歲月之中,地球是否曾經(jīng)遭受過(guò)超新星爆發(fā)的波及呢?很可能發(fā)生過(guò)。我們知道,在距今3.77億年的泥盆紀(jì)晚期,曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一系列生物滅絕事件,而這一系列事件也被視為泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)的分界線。

在泥盆紀(jì)晚期的生物滅絕事件之中,有大約70%的無(wú)脊椎生物消失了,那么是什么原因造成了如此巨大的生物損失呢?

以前,科學(xué)家們認(rèn)為泥盆紀(jì)生物大滅絕是由地球的熔巖活動(dòng)所導(dǎo)致的,當(dāng)時(shí)大量的熔巖從地下流出,劇烈的火山噴發(fā)徹底改變了地球的生態(tài)環(huán)境,從而導(dǎo)致了生物的大量死亡,但現(xiàn)在科學(xué)家們有了一些新的認(rèn)識(shí)。

美國(guó)伊利諾伊大學(xué)天文學(xué)系教授菲爾茲和他的研究團(tuán)隊(duì)在植物孢子化石中發(fā)現(xiàn)了一些端倪。他們?cè)谀嗯杓o(jì)晚期的化石孢子之中發(fā)現(xiàn)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(yuǎn)處恒星的超新星爆發(fā)所導(dǎo)致的,當(dāng)大量的高能粒子來(lái)到地球附近時(shí),它們會(huì)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(guò)幸運(yùn)的是,這顆發(fā)生超新星爆發(fā)的恒星與地球的距離較遠(yuǎn),應(yīng)該在65光年之外。

如果超新星爆發(fā)發(fā)生在距地球50光年范圍之內(nèi),那么地球生命必然會(huì)徹底滅絕,那么我們也就不會(huì)存在了,幸運(yùn)的是這顆恒星與地球的距離超過(guò)了65光年,所以地球生命并未遭受毀滅性的打擊。

超新星爆發(fā)的威力如此強(qiáng)大,未來(lái)在距地球50光年范圍之內(nèi),是否還會(huì)發(fā)生如此可怕的事情呢?就目前來(lái)看,科學(xué)家們并未在距地球50光年范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)生超新星爆發(fā)的恒星,所以我們現(xiàn)在還是安全的。即便是在50光年范圍內(nèi)存在著將會(huì)出現(xiàn)超新星爆發(fā)的恒星,至少我們這代人也無(wú)需擔(dān)憂,因?yàn)橛钪嬷袥](méi)有什么是能夠瞬時(shí)發(fā)生的,無(wú)論是光的傳播還是引力的作用,都是需要時(shí)間的。所以即便超新星爆發(fā)所釋放的能量以光速行進(jìn),它也需要50年才能到達(dá)地球,那時(shí)我們都已垂垂老矣或是黃土覆面了。


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