25小说网 通过搜索各大小说站为您自动抓取各类小说的最快更新供您阅读!

“小梦,你有没有听说过不对称性?关于超新星的。” 华枫在早饭后问起云梦。

看着云梦有些迷惑,华枫随即解释起来。一上午的时间就在这样的问答中很快过去。

他知道质量不小于九倍太阳质量的大质量恒星具有相当复杂的演化风格。在恒星内核中的氢元素不断地通过核聚变产生氦元素,其中释放的能量会产生向外的辐射压,从而保证了内核的流体静力学平衡而避免恒星自身巨大的引力导致的坍缩。

而当恒星内核的氢元素消耗殆尽而无法再产生足够的辐射压来平衡引力时,内核的坍缩开始,这期间会使内核的温度和压力急剧升高并能够将氦元素点燃。由此恒星内核的氦元素开始聚变为碳元素,并能够产生相当的辐射压来中止坍缩。

这使得内核膨胀并稍微冷却,此时的内核具有一个氢聚变的外层和一个更高温高压的氦聚变的中心。(其他元素如镁、硫、钙也会产生并在某些情形下在后续反应中燃烧。)

上述的过程会反复几次,每一次的内核坍缩都会由下一个更重的元素的聚变过程而中止,并不断地产生更高的温度和压力。

星体由此变成了像洋葱一样的层状结构,越靠近外层的元素越容易发生聚变反应。每一层都依靠着其内部下一层的聚变反应所产生的热能和辐射压力来中止坍缩,直到这一层的聚变燃料消耗殆尽;并且每一层都比其外部一层的温度更高、燃烧更快——从硅到镍的燃烧过程只需要一天或几天左右的时间。

在这样过程的后期,不断增加的重元素参与了核聚变,而生成的相关元素原子的结合能也在不断增加,从而导致聚变反应释放的能量不断减少。

并且在更高的能量下内核会发生光致蜕变以及电子俘获过程,这都会导致内核的能量降低并一般会加速核聚变反应以保持平衡。这种重元素的不断合成在镍-56处终止,这一聚变反应中不再有能量释放(但能够通过放射性衰变产生铁-56) 这样的结果导致了这个镍-铁成分的内核无法再产生任何能够平衡星体自身引力的向外的辐射压,而唯一能够起到一定平衡作用的是内核的电子简并压力。

如果恒星的质量足够大,则这个内核的质量最终将有可能超过钱德拉塞卡极限,这样电子简并压力也不足以平衡引力坍缩。最终在星体自身强大的引力作用下,内核最内层的原本将原子核彼此分开的力也无法支撑,星体由此开始毁灭性的坍缩,并且此时已没有任何聚变反应能够阻止坍缩的发生。

内核坍缩:

超新星内核的坍缩速度可以达到每秒七万千米(约合0.23倍光速),这个当原始恒星的质量低于大约20倍太阳质量(取决于爆炸的强度以及爆炸后回落的物质总量),坍缩后的剩余产物是一颗中子星;对于高于这个质量的恒星,剩余质量由于超过奥本海默-沃尔科夫极限会继续坍缩为一个黑洞(这种坍缩有可能是伽玛射线暴的产生原因之一,并且伴随着大量伽玛射线的放出在理论上也有可能产生再一次的超新星爆发),理论上出现这种情形的上限大约为40-50倍太阳质量。

对于超过50倍太阳质量的恒星,一般认为它们会跳过超新星爆发的过程而直接坍缩为黑洞,不过这个极限由于模型的复杂性计算起来相当困难。

但据最近的观测显示,质量极高(140-250倍太阳质量)并且所含重元素(相对氦元素而言)比例较低的恒星有可能形成不稳定对超新星而不会留下黑洞遗迹。这类相当罕见的超新星的形成机制可能并不相同(而可能部分类似于ia型超新星爆发),从而很可能不需要铁核的存在。这类超新星的典型代表是ii型超新星sn 2006gy,据估计它具有150倍太阳质量,对它的观测表明如此巨大质量恒星的爆炸与先前的理论预测有着基础性的差异。

过程会导致内核的温度和密度发生急剧增长。内核的这一能量损失过程终止于向外简并压力与向内引力的彼此平衡。在光致蜕变的作用下,γ射线将铁原子分解为氦原子核并释放中子,同时吸收能量;而质子和电子则通过电子俘获过程(不可逆β衰变)合并,产生中子和逃逸的中微子。

在一颗典型的ii型超新星中,新生成的中子核的初始温度可达一千亿开尔文,这是太阳核心温度的六千倍。如此高的热量大部分都需要被释放,以形成一颗稳定的中子星,而这一过程能够通过进一步的中微子释放来完成。这些“热”中微子构成了涵盖所有味的中微子-反中微子对,并且在数量上是通过电子俘获形成的中微子的好几倍。

大约1046焦耳的引力能量——约占星体剩余质量的10%——会转化成持续时间约10秒的中微子暴,这是这场事件的主要产物 。中微子暴会带走内核的能量并加速坍缩过程,而某些中微子则还有可能被恒星的外层物质吸收,为其后的超新星爆发提供能量。

内核最终会坍缩为一个直径约为30千米的球体,而它的密度则与一个原子核的密度相当,其后坍缩会因核子间的强相互作用以及中子简并压力突然终止。向内坍缩的物质的运动由于突然被停止,物质会发生一定程度的反弹,由此会激发出向外传播的激波。计算机模拟的结果指出这种向外扩散的激波并不是导致超新星爆发的直接原因;实际上在内核的外层区域由于重元素的解体导致的能量消耗,激波存在的时间只有毫秒量级 。

这就需要存在一种尚未了解的过程,能够使内核的外层区域重新获得大约1044焦耳的能量,从而形成可见的爆发。当前的相关研究主要集中在对于作为这一过程基础的中微子重新升温、自旋和磁场效应的组合研究。

由于氢光谱中的巴耳末吸收线的存在,ii型超新星的光度曲线特征明显:与i型超新星的光度曲线相比,ii型超新星的光度曲线平均每天降低0.008等,较前者要低很多。

按照光度曲线的特征,ii型超新星可分为两个子类,一类在光度曲线上有一个平坦的高原区(ii-p型),另一类的光度曲线则只存在线性衰减(ii-l型)。

如此ii-l型超新星的总体衰减率为每天0.012等,高于ii-p型超新星的每天0.0075等。对于ii-l型超新星而言,产生这种差别的原因是在原始恒星中的大部分氢元素外层都被抛射出了。

ii-p型超新星的光度曲线中的高原区是由于其外层不透明度的变化。爆炸中产生的激波电离了外层中的氢原子,阻止了内部爆炸产生的光子透过外层逸出,从而显着提高了外层的不透明度。当外层的氢离子冷却后重新组合成原子,外层区域的透明度又会回升。

在ii型超新星光谱的诸多反常特性中,iin型超新星有可能诞生于喷射物与恒星周围物质的相互作用,而iib型超新星则有可能是大质量恒星在其伴星的潮汐力作用下失去了大多数(但不是全部)的氢元素外层。随着iib型超新星喷射物的膨胀,余下的氢元素外层很快会变得透光从而能够展露出里面的内层结构。

不对称性:

长久以来一个围绕着超新星研究的谜团是,如何解释爆炸后产生的剩余致密物质相对内核会有一个如此高的速度 。(已经观测到作为中子星的脉冲星具有很高的速度,理论上黑洞也会有很高的速度,但当前还很难通过孤立的观测来证实。)

不管怎样,能够推动物质产生如此速度的作用力应该相当可观,因为它能够使一个质量大于太阳的物体产生500千米/秒甚至以上的速度。有些解释认为,这种推动力包含了星体坍缩时的对流和中子星形成时产生的喷流。

这张由x射线和可见光的合成图描述了从蟹状星云核心区域发出的电磁辐射。从中心附近的脉冲星所释放的粒子速度可接近光速。这颗中子星的速度约为375千米/秒具体而言,这种内核上方产生的大尺度对流能够造成局部的元素丰度变化,从而在坍缩期间导致不均衡分布的核反应,经反弹后产生爆炸。

而喷流解释则认为,中心的中子星对气体的吸积作用会形成吸积盘,并产生高度方向性的喷流,从而将物质以很高的速度喷射出去,同时产生横向的激波彻底摧毁星体。这些喷流可能是导致超新星爆发的重要因素。(一个类似的模型也被用来解释长伽玛射线暴的产生。)

不过随着时间的推移这种爆炸会变得更为对称。通过对初始状态的出射光的偏振进行测量,这种不对称性就可以被探测到。

ia型核坍缩:

由于ib、ic以及多种ii型超新星具有类似的机制模型,它们被统称为核坍缩超新星。而ia型超新星与核坍缩超新星的基本区别在于在光度曲线峰值附近所释放的辐射的能量来源。核坍缩超新星的原始恒星都具有延伸的外层,并且这种外层达到一定透明度所需的膨胀量较小。光度曲线峰值处的光辐射所需的大部分能量都来自于加热并喷射外层物质的激波。

25小说网推荐阅读:秦风杨如雪小说全文免费阅读完整版穿越后系统给双修功法什么意思?我的玩家好凶猛秦风杨如雪的小说免费阅读九星霸体诀免费全文阅读太虚逐星河末世:从加点开始无限进化万古第一神李天命负鼎异世无冕邪皇镇世仙狱图绝世邪神剑帝万古第一剑斗罗从攻略小舞开始无敌反派的荣耀我的师门是反派?别急,我先摆个烂人在修仙,一月匹配一次诸天最强成长系统西游:我重生悟空,打破诸圣棋局神炼修罗灭世魔帝叶修陈婷婷大道葬经灵霄逆世灵幻风云之逆世征程召唤星海八步焚屠我的师弟是老六剑神归来从婴儿开始强化词条奥术起源妖魔复苏:大秦镇魔王前辈请自重,你道侣够多了我在系统圈中艰难生存天才魔法师与天然呆勇者系统:不隐瞒了,我是丹神八零空间:反派福妻有点甜天上来不复回神墓末世包租婆混沌炼气我都无敌了,要你这系统有何用?魔法高材生吞噬九重天暗体封神?我不同意你封个毛超级无双神路系统玄幻:我的宗门能自动升级修罗武魂我有神级收益系统
25小说网搜藏榜:斗罗大陆5重生唐三斗罗大陆III斗罗大陆III龙王传说梦游症之外星探险雷雨之挣脱囚笼C小姐的婚后生活解析重生大鹏金翅仙,我一秒涨一年功力洪荒玄幻之神级暴君重生成双面校草的心头宠劣根枷锁琴瑟别想好魔后你别跑白千羽的日常生活之国漫邪魅小阁主的腹黑妻我开局强吻了女帝袖手天下情全球高武:女儿带我亿万倍修炼回乡去当网格员浮萍舟游仙品小农民从蛇开始进化爆火后想离婚被裴先生摁怀里亲遮天:洪荒真龙!你管我叫小蛇?无限复原:开局修复仙骨神髓萌妃倾城:国师绝宠离元诀强吻主角师尊,必死的我居然活了开局签到红尘仙攻心日常,我家总裁很霸气凌天战帝玄天一剑报告霆爷,夫人每天都在线装乖井梧潇潇见证变强,我一人杀穿黑暗诸天绝色女帝,没人敢要,我扛回家史上最强仙尊玄幻:反派的我彻底摆烂凶案一号记录独战一生盛世华庭之帝妃难当西游:我打造了炼狱版八十一难风魔叶罗丽仙境之重轮回剑斩苍穹我就是剑我的地下城与魔物玄幻:娘胎修炼,开局绑定天道老婆!饿龙物语驭兽狂妃:魔君乖乖让我宠抢我无敌重瞳,我杀生成魔你们怕什么开局签到五行灵根我在修仙界开创武道巨阀
25小说网最新小说:钦天除妖师,大明穿越二十一世纪系统迟到四十年,我一天突破一境界全民转职:神级召唤师,无限召唤!魔城之脑全民渎神蒸汽时代的旁门剑仙我的功法自动升级万魂幡里缺魂魄,你拿蚊子来凑数我大道级悟性,你们让我当杂役?拒绝恋爱就变强?我转身入无情道逆徒一时爽,病娇师尊火葬场开局屠夫:杀怪必爆宝箱开局暴揍假少爷,我的直播间全是神兽魔道卧底,开局背刺师姐开局成反派?我强娶未婚妻老祖大婚之日,我的娘子太不对劲了!我和圣女有个娃晚年觉醒系统,仙子助我修行开局被囚玉女宗,系统让我反客为主开局签到混沌重瞳,鸿蒙万道体玄幻:我能复制经验父母献祭邪祟,只为让我娶妻生子我一废物皇子,被女剑仙看上了开局师娘要双修,我觉醒纯阳圣体异世龙蛇音破寰宇欢迎来到无尽世界一天一造化,苟在仙武成道祖玄幻:敢怀别人的种,那就永世为奴吧!重生洪荒蓬莱:三仙岛上收徒称霸蜀山执剑人合欢宗:挨打就变强,师姐别停!女儿莫慌,爹真的是隐藏大佬吞噬万界,你管这叫废体?纨绔舅舅和他的十个大帝外甥长生从炼痴情蛊开始封神帝辛,人皇人族圣皇全民领主:我的虫群能无限突变开局九幽神魔体,孤为反派第一人开局无敌,什么境界都是一剑秒杀武神:从攒经验值开始无敌我的电子女友,咋真成女剑仙了?领主战争:开局SSS级天赋!系统迟到百年,刚来就让我开枝散叶?诡道仙途被退婚后,我的大帝身份瞒不住了无上帝尊之唯我独尊反派:主角,你缺个结拜兄弟!玄幻:这个儒修不讲道理坏了,我被魔宗妖女包围了