第193章 不對稱性(1 / 3)

        “小夢,你有沒有聽說過不對稱性?關于超新星的。” 華楓在早飯后問起云夢。

        看著云夢有些迷惑,華楓隨即解釋起來。一上午的時間就在這樣的問答中很快過去。

        他知道質量不小于九倍太陽質量的大質量恒星具有相當復雜的演化風格。在恒星內核中的氫元素不斷地通過核聚變產生氦元素,其中釋放的能量會產生向外的輻射壓,從而保證了內核的流體靜力學平衡而避免恒星自身巨大的引力導致的坍縮。

        而當恒星內核的氫元素消耗殆盡而無法再產生足夠的輻射壓來平衡引力時,內核的坍縮開始,這期間會使內核的溫度和壓力急劇升高并能夠將氦元素點燃。由此恒星內核的氦元素開始聚變為碳元素,并能夠產生相當的輻射壓來中止坍縮。

        這使得內核膨脹并稍微冷卻,此時的內核具有一個氫聚變的外層和一個更高溫高壓的氦聚變的中心。(其他元素如鎂、硫、鈣也會產生并在某些情形下在后續反應中燃燒。)

        上述的過程會反復幾次,每一次的內核坍縮都會由下一個更重的元素的聚變過程而中止,并不斷地產生更高的溫度和壓力。

        星體由此變成了像洋蔥一樣的層狀結構,越靠近外層的元素越容易發生聚變反應。每一層都依靠著其內部下一層的聚變反應所產生的熱能和輻射壓力來中止坍縮,直到這一層的聚變燃料消耗殆盡;并且每一層都比其外部一層的溫度更高、燃燒更快——從硅到鎳的燃燒過程只需要一天或幾天左右的時間。

        在這樣過程的后期,不斷增加的重元素參與了核聚變,而生成的相關元素原子的結合能也在不斷增加,從而導致聚變反應釋放的能量不斷減少。

        并且在更高的能量下內核會發生光致蛻變以及電子俘獲過程,這都會導致內核的能量降低并一般會加速核聚變反應以保持平衡。這種重元素的不斷合成在鎳56處終止,這一聚變反應中不再有能量釋放(但能夠通過放射性衰變產生鐵56) 這樣的結果導致了這個鎳鐵成分的內核無法再產生任何能夠平衡星體自身引力的向外的輻射壓,而唯一能夠起到一定平衡作用的是內核的電子簡并壓力。

        如果恒星的質量足夠大,則這個內核的質量最終將有可能超過錢德拉塞卡極限,這樣電子簡并壓力也不足以平衡引力坍縮。最終在星體自身強大的引力作用下,內核最內層的原本將原子核彼此分開的力也無法支撐,星體由此開始毀滅性的坍縮,并且此時已沒有任何聚變反應能夠阻止坍縮的發生。

        內核坍縮

        超新星內核的坍縮速度可以達到每秒七萬千米(約合023倍光速),這個當原始恒星的質量低于大約20倍太陽質量(取決于爆炸的強度以及爆炸后回落的物質總量),坍縮后的剩余產物是一顆中子星;對于高于這個質量的恒星,剩余質量由于超過奧本海默沃爾科夫極限會繼續坍縮為一個黑洞(這種坍縮有可能是伽瑪射線暴的產生原因之一,并且伴隨著大量伽瑪射線的放出在理論上也有可能產生再一次的超新星爆發),理論上出現這種情形的上限大約為4050倍太陽質量。

        對于超過50倍太陽質量的恒星,一般認為它們會跳過超新星爆發的過程而直接坍縮為黑洞,不過這個極限由于模型的復雜性計算起來相當困難。

        但據最近的觀測顯示,質量極高(140250倍太陽質量)并且所含重元素(相對氦元素而言)比例較低的恒星有可能形成不穩定對超新星而不會留下黑洞遺跡。這類相當罕見的超新星的形成機制可能并不相同(而可能部分類似于ia型超新星爆發),從而很可能不需要鐵核的存在。這類超新星的典型代表是ii型超新星snny,據估計它具有150倍太陽質量,對它的觀測表明如此巨大質量恒星的爆炸與先前的理論預測有著基礎性的差異。

        過程會導致內核

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