宇宙的終極謎團,為什麼恆星會爆炸?好像有一隻黑手在操控輪迴

天文 宇宙 地球 太陽系 菜葉奇聞 菜葉奇聞 2017-11-06

人們已經對有關恆星形成以及太陽系形成的許多過程有了初步認知,但科學家們承認,他們仍不能完全理解當一個恆星爆炸時其內部情況到底是怎麼的,只知道爆炸後會形成超新星

多數恆星的年齡在10億至100億歲之間,有些恆星甚至接近觀測到的宇宙年齡—132億歲。目前發現最老的恆星估計的年齡是134億歲。

由於和地球的距離遙遠,除了太陽之外的所有恆星在肉眼看來都只是夜空中的一個光點,並且它們進入到地球的光受到大氣層的擾動,在人眼中看到就是恆星在“閃爍”。太陽也是恆星,但因為很靠近地球所以不僅看起來呈現圓盤狀,還提供了白天的光線。

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我們對恆星的瞭解大多數來自理論的模型和模擬,而這些理論只是建立在恆星光譜和直徑的測量上。除了太陽之外,首顆被測量出直徑的恆星是參宿四,是由亞伯特·亞伯拉罕·米歇爾森在1921年使用威爾遜山天文臺100吋的胡克望遠鏡完成(約1150個太陽直徑)。

對地基的望遠鏡而言,絕大多數的恆星盤面都太小而無法察覺其角直徑,因此要使用干涉儀望遠鏡才能獲得這些恆星的影像。另一種測量恆星角直徑的技術是掩星:這種技術精確的測量被月球掩蔽時光度減弱的過程(或再出現時光度回升的過程),依此可以計算出恆星的視直徑。

恆星的尺寸,從小到只有20公里到40公里的中子星,到像獵戶座參宿四的超巨星,直徑是太陽的1150倍,大約16億公里,但是密度比太陽低很多。目前觀測到的體積最大恆星是大犬座VY,體積約為太陽的100億倍,質量達50倍太陽質量。

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是什麼原因讓恆星爆炸的

所有恆星都是些靠引力維持在一起的氣體球。如果唯一起作用的力只有引力,那麼恆星會因自身巨大的重量很快向坍縮,要不了幾小時便會消亡。

一些大質量的恆星,它的內部像一個巨大的不斷燃燒著的熱核反應爐。其裡層,即星核以氫為燃料,氫燃料耗盡後,氦開始燃燒,其後是碳、氧,直到硅。每當恆星核心一種燃料用完後,星核缺少能量時便開始收縮,收縮時釋放出更大的引力能,使星核內部達到更高的溫度,一直高到下一種燃料的點火溫度,接著開始新的燃燒。到恆星的晚年,變得越來越不穩定,熱核反應一輪接著一輪,溫度越來越高,反應的速率一次比一次加快。

當內部燃料耗盡、燃燒停止時,恆星的核心開始發生災難性的坍縮,坍縮的過程極為短暫,幾乎不到一秒鐘。這突發的坍縮引起巨大的內部壓力,就像突然用猛力擠壓一個氣球一樣,逼迫著恆星星核的包層,包層被迅速加熱,危及著包層內的“火藥庫”--氧、氫、氖等輕元素,這些輕元素正是恆星爆炸所需要的核燃料,最終導致整個恆星爆炸,從而形成超新星爆炸。

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讓我們為我們生活的這個地球、這個太陽系、這個銀河系、這個宇宙做一個歷史回溯和前景展望吧:50億年前的一次星雲爆炸產生了太陽,太陽太小無法形成新物質,因此我們體內的鐵元素來自超新星的碎片,現在太陽已接近壯年,但它的氫氣要過50億年以後才能耗盡,那時太陽的晚年就到了,它會逐漸衰退。 

在氫氣耗盡的過程中,太陽會越來越大,越來越紅,水星和金星被吞噬,地球上的水被煮沸,遙遠的泰坦星上的冰被融化,而冥王星上可能會產生生命。一旦太陽的燃料耗盡,它就會黯淡下來,逐漸收縮,喪失了光和熱的太陽再沒有了往日的“奪目光彩”,變成了比地球還小的白矮星,在它的外圍覆蓋著一層太陽碎片,一群新星的生命起源。新一輪的星球循環又開始了。

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萬物有始有終,無論是地球上的人類還是宇宙中的太陽,都是有生命期限的,期限一到就會逐漸消亡從而上演新一輪循環。

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