恒星坍缩与超新星爆发恒星当燃料耗尽时会落入自己的引力陷阱中,当超过昌德拉塞卡极限时会形成黑洞.但有怎么会超新星爆发呢?恒星应一直坍缩,但为什么会爆发呢?

恒星坍缩与超新星爆发恒星当燃料耗尽时会落入自己的引力陷阱中,当超过昌德拉塞卡极限时会形成黑洞.但有怎么会超新星爆发呢?恒星应一直坍缩,但为什么会爆发呢?
恒星坍缩与超新星爆发
恒星当燃料耗尽时会落入自己的引力陷阱中,当超过昌德拉塞卡极限时会形成黑洞.但有怎么会超新星爆发呢?恒星应一直坍缩,但为什么会爆发呢?

恒星坍缩与超新星爆发恒星当燃料耗尽时会落入自己的引力陷阱中,当超过昌德拉塞卡极限时会形成黑洞.但有怎么会超新星爆发呢?恒星应一直坍缩,但为什么会爆发呢?
超新星
恒星从中心开始冷却,它没有足够的热量平衡中心引力,结构上的失衡就使整个星体向中心坍缩,造成外部冷却而红色的层面变热,如果恒星足够大,这些层面就会发生剧烈的爆炸,产生超新星.大质量恒星爆炸时光度可突增到太阳光度的上百亿倍,相当于整个银河系的总光度.恒星爆发的结果：（1）恒星解体为一团向四周膨胀扩散的气体和尘埃的混合物,最后弥散为星际物质,结束恒星的演化史.（2）外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留下部分物质坍缩为一颗高密度天体,从而进入恒星演化的晚期和终了阶段.中国古代天文学家观测到的1054年爆发的超新星（这颗超新星又被国际上命名为中国超新星）.在一个星系中,超新星是罕见的天象,但在星系世界内,每年却都能观测到几十颗.1987年2月23日,一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中发现了一颗超新星,这是自1604年以来第一颗用肉眼能看到的超新星,这颗超新星被命名为“1987A”
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）[60],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[60]；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[67]（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）[68],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[69],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[70][71].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[70][72].　　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[61].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[62].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[57][63] .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[64].　　内核最终会坍缩为一个直径约为30千米的球体[57],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[57]；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[65] .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[nb 3]的能量,从而形成可见的爆发[66].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[57].