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為什麼要研究超新星?

超新星爆發是非常壯觀的,亮度可以一下子提高100億倍,是現在已知恆星世界中最激烈的爆發現象。

天體物理學家一般認為,超新星是恆星演化的一個十分關鍵的階段。對於質量比太陽大3.5倍以上的恆星,在其演化的晚期,核心部分的核能源用盡之後,會發生星體核心的大坍縮,並由此引起一種核反應而導致星球的大爆炸。超新星並非「超級新生的星」,而是恆星死亡之前的一次「傑出表演」。一般的新星一次爆發后,有可能再次爆發,而超新星基本上是把整個星體都爆炸掉了。

通過觀測超新星各種波長的輻射,我們知道,超新星爆發時向空間釋放大量能量,光度突然增加幾千萬倍;同時拋射出大量粒子,其中最快的中微子的運動速度與光速相等。根據愛因斯坦相對論原理,在此過程中還會輻射出引力波,也以光速運動。記錄、研究以上這些天體物理現象,對於全面研究天體的結構和演化規律,具有非常重要的意義。研究超新星的氣體膨脹殼,並將其結果與亮度和溫度的數據結合,天文學家就能夠測量出超新星的距離,乃至我們宇宙的大小。

許多超新星顯然由於銀河系範圍內氣體雲擋住人們的視線而看不見。超新星爆發如同光輝的燈塔,由於它們的輻射到達地球之前,在空間受到氣體塵埃雲的吸收,人們探測這些吸收線,就可以得出其間的雲是由什麼組成的,進而為宇宙學研究提供科學依據。

近年來有些學者認為,超新星爆發產生的大量宇宙線和重元素投入到星際空間,成為以後形成新的恆星和行星的原材料。例如,有人研究了一些隕石中同位素的含量后提出,超新星的衝擊波曾給原始太陽星雲「射入」自己的一些元素;超新星爆發所噴出的大部分氣體曾包圍了原始太陽星雲,並把原始太陽星雲壓縮到一定密度,使星雲縮聚,此後逐漸形成了太陽及其行星系統。

根據現代天文學理論,恆星在大坍縮之後的結局是形成緻密天體,譬如主要由中子組成的中子星,即脈衝星,以及引力極強的黑洞。緻密天體核心部分中,沙粒大小的物質便重達10萬噸以上。大多數天文學家期望在超新星爆發后的原來位置上,能發現脈衝星或黑洞。



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