天文科普:超新星爆發(fā)有多強?波及范圍可達50光年,地球生物曾因此而滅絕
來源:科學信仰
發(fā)布時間: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烈的天體活動,會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束之后,但并非所有的恒星都會發(fā)生超新星爆發(fā),比如我們最為熟悉的太陽就不會經歷超新星爆發(fā)的過程。

太陽只是一顆黃矮星,屬中等質量恒星,它之所以能夠穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱,是因為氫核聚變所產生向外的輻射擴張壓與中心的引力作用實現(xiàn)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,內部壓力進一步加大,于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,之后,核聚變會不斷向更重的元素推進,直至碳或氧終止,此后太陽便會坍縮為一顆白矮星。

坍縮為白矮星是太陽的結局,但并非所有恒星的結局,如果一顆恒星的質量達到了太陽質量的8倍以上,那么它在主序星階段結束之后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,因為在鐵元素之前,聚變都會釋放能量,而鐵元素的聚變非但不會釋放能量,反而還會吸收能量,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急劇減少,于是整個恒星在巨大的引力作用之下會向中心急劇坍縮,巨大的質量砸向核心,使得恒星的活動變得異常劇烈,于是在一瞬之間就會釋放出巨大的能量,這股能量相當于恒星一生所釋放能量總和的十倍,而這種現(xiàn)象就被稱之為超新星爆發(fā)。只有質量在太陽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,以太陽為例,太陽每秒鐘所釋放的能量就可以滿足全人類25萬年的能源需求,我們在地球上所能夠收集到的太陽能量幾乎趨近于零。

太陽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家認為,超新星爆發(fā)的波及范圍可以達到50光年左右,也就是說以發(fā)生超新星爆發(fā)的恒星為圓心,半徑50光年范圍內所有星球上的生命都會被消滅殆盡。我們的地球已經存在了46億年,那么在這漫長的歲月之中,地球是否曾經遭受過超新星爆發(fā)的波及呢?很可能發(fā)生過。我們知道,在距今3.77億年的泥盆紀晚期,曾經出現(xiàn)過一系列生物滅絕事件,而這一系列事件也被視為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,那么是什么原因造成了如此巨大的生物損失呢?

以前,科學家們認為泥盆紀生物大滅絕是由地球的熔巖活動所導致的,當時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,從而導致了生物的大量死亡,但現(xiàn)在科學家們有了一些新的認識。

美國伊利諾伊大學天文學系教授菲爾茲和他的研究團隊在植物孢子化石中發(fā)現(xiàn)了一些端倪。他們在泥盆紀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處恒星的超新星爆發(fā)所導致的,當大量的高能粒子來到地球附近時,它們會穿透地球大氣,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(fā)生超新星爆發(fā)的恒星與地球的距離較遠,應該在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,那么地球生命必然會徹底滅絕,那么我們也就不會存在了,幸運的是這顆恒星與地球的距離超過了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)的威力如此強大,未來在距地球50光年范圍之內,是否還會發(fā)生如此可怕的事情呢?就目前來看,科學家們并未在距地球50光年范圍內發(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光年范圍內存在著將會出現(xiàn)超新星爆發(fā)的恒星,至少我們這代人也無需擔憂,因為宇宙中沒有什么是能夠瞬時發(fā)生的,無論是光的傳播還是引力的作用,都是需要時間的。所以即便超新星爆發(fā)所釋放的能量以光速行進,它也需要50年才能到達地球,那時我們都已垂垂老矣或是黃土覆面了。


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