恆星演化與死亡

核心坍縮超新星

當一顆大質量恒星耗盡燃料,它不會黯淡——而會以幾乎超出想像的猛烈引爆,短暫地蓋過它那擁有上千億顆恒星的整個母星系。這就是核心坍縮超新星,一顆比太陽重許多倍的恒星的災難性死亡。在短短幾秒裡,它釋放的能量超過太陽在它整整一百億年生命中所輻射的總和。這是一顆普通恒星所能產生的最強爆炸,它鍛造並播撒出構成世界與生命的許多元素。

觸發它的是支撐的失效。一旦恒星造出鐵核(洋蔥殼層燃燒的終點),再沒有聚變能撐住它,核心便在不到一秒內塌縮,以四分之一光速向內墜落。它一路砸下去,直到物質達到原子核那般驚人的密度,在那裡驟然變硬、反彈。釋放出的重力能幾乎全部——一個驚人的數量——以一股幽靈般的粒子洪流傾瀉而出,這種粒子叫微中子。這陣微中子暴,連同那次反彈,把恒星其餘部分炸開,留下一顆中子星,或者對最大質量的恒星,留下一個黑洞。看得見的那場爆炸只是總能量的一絲一縷;百分之九十九都以微中子的形式逃逸了。

這類爆炸按觀測分為幾型——II型、Ib型和Ic型——區別在於將死的恒星是否還留著它的氫層和氦層,還是已先行拋掉,但底層的機制都是同一個塌縮的鐵核。核心坍縮超新星對宇宙至關重要:它們製造並散布氧、鎂、矽,並(在混亂中)通過快中子俘獲過程造出一些最重的元素,富集星系,好讓日後的恒星和行星得以形成。粗略地說,你呼吸的氧,正是被以這種方式死去的恒星造出並發射出來的。

超新星1987A位於附近的一個伴星系中,是幾百年來觀測到的最近的一顆。在它的光到達前幾個小時,地球上的探測器捕捉到一陣約二十多個微中子的爆發——這是第一個直接證據,證明核心坍縮確實把幾乎全部能量以微中子的形式釋放,與理論的預言分毫不差。

大質量恒星的鐵核在不到一秒內塌縮,反彈與微中子洪流把恒星炸開。

儘管名字如此,Ib型或Ic型超新星同樣是核心坍縮,而非Ia型——「I型」這個標籤只表示沒有氫譜線,這裡之所以如此,是因為恒星在爆炸前丟掉了氫。光譜類型與物理機制是兩套不同的分類。

又稱
Type II supernovaType Ib/Ic supernova重力坍缩超新星核塌縮超新星