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超新星专题:2011-09-07更新:通过双筒望远镜观察刚刚爆发的超新星

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hkhtg090201 发表于 2011-1-22 17:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本想从其他有关帖子衍生,但最后还是觉得不妥.
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-1-22 17:09 | 显示全部楼层
超心星知识:太空悲剧大爆炸
  超新星爆发非常亮,其瞬间亮度经常能超过整个星系的亮度总和,在几周或几个月后从人们的视线中消失。在这个短暂的爆发周期中,超新星所释放出的能量,比太阳在其整个生命周期中所释放出的还要多。这种大爆炸会让恒星中的大量物质以1/10光速的速度向外扩散,冲击波会激荡周围所有的物质。冲击波裹挟爆发前就已经在超新星周围的气体外壳和灰烬,让它们也加速向外扩散。
  红巨星即将走完自己辉煌一生的时候,它内部的核能快要燃烧殆尽,产生的热量已经不足以维持它庞大的体积,其主要的物质可能因为巨大的引力而发生坍缩。在坍缩的过程中,引力势能会转化成巨大的热能,把星体外围的物质向外推。这个过程就像一出悲剧,在它的核心瞬间发出巨大的热,让它的其他部分快速远离,并同时发出强烈的光。
  在这样的爆发发生之前,红巨星的外部开始发生不稳定的脉动振荡:恒星半径时而变大,时而又缩小,稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球。火球内部的核反应也越来越趋于不稳定,忽而强烈,忽而微弱。一些天文学家认为,我们现在看到的参宿四,正是这样的。
  第二种情况则是一个白矮星不断吸收周围物质,让它的内核温度和密度不断上升,以致引爆碳燃烧过程。在几秒钟之内,白矮星内部的一部分物质会发生核聚变,释放巨大的能量而引起超新星爆发。
  当然,超新星爆发还有其他几种可能的机制。超新星的“超”字可不是白给的。中科院高能物理所研究员谭有恒说,超新星和新星的区别在于爆发能量的显著不同,前者是后者的几万倍,所以前者突然增加的亮度也是后者的很多倍。两者的机制也完全不同,新星的爆发不像超新星那么激烈,最终也不会造成一颗恒星的灭亡。

  2 形成奇怪密星体
  超新星爆炸让恒星死亡了,那么爆炸之后会留下些什么呢?答案是中子星和黑洞。

  在红巨星坍缩过程中,恒星物质中的电子并入质子转化成中子。星体剩余的物质形成一个直径大约只有十余千米的球。组成这个球的物质,密度超大,...。中子星虽然很小且不发光,但它可不是冷的哟。天文学家估计,中子星的表面温度就可以达到1000万度,中心能达到60亿度,而太阳表面温度6000摄氏度都不到。
  中子星还有一个奇怪的性质,它可以发出像时钟一样准确的脉冲。..
  中子星是宇宙中密度第二大的星体———名列榜首的当然就是大名鼎鼎的黑洞了。超新星爆发后,如果星核的质量超过了太阳质量的两三倍,那它将继续坍缩,最后成为一个体积无限小而密度无穷大的“奇点”,并从人们的视线中消失。围绕着这个奇点的是一个“无法返回”的区域。这个区域的边界被称为“视野”或“事件地平”,而区域的半径则叫做“史瓦西半径”。..就是一个黑洞。..在宇宙中,只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度;也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。
..那么,超新星爆发会对地球环境产生影响吗?谭有恒表示,完全不用担心这种问题。超新星喷发出的宇宙线大多是沿着它的旋转轴心方向。大多数情况下,这个轴并不指向地球。而且超新星大多离我们很远,..。和太阳射线对我们的影响相比,超新星爆发对人类的影响将是微乎其微的。

  不过,超新星爆发却给我们带来另一种重要影响,那就是产生重元素。..。在所有元素中,比铁轻的元素都能够通过聚变释放能量,而重于铁的元素的形成过程则需要吸收大量能量。所以聚变形成的最重元素就是铁。..“天呐!为了这串项链,一颗恒星都爆了呀!”

  ■链接
  超新星发现史
  ..《后汉书·天文志》..公元185年12月7日出现,到公元187年七八月间才消失,..
  最令人瞩目的超新星要属《宋会要辑稿》中记载的1054年出现在天关星附近的那一颗。..蟹状星云。1921年,天文学家推算它的年龄只有1000多年。人们很自然就会推想蟹状星云可能是1054年超新星爆发所射出的外部物质扩散形成的。谭有恒说:“我们老祖宗发现了蟹状星云超新星,现在那个口还开着,放出宇宙线”。
  2008年,天文学家发现了278颗超新星。不过,其中大部分都要借助望远镜才能看到。用肉眼能够观察到的只有6颗。1987年2月23日,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。如果参宿四爆发的话,我们也能用肉眼观察到它。除此之外,天文学家们认为,位于船底座的海山二(150倍太阳质量,7500光年左右)、位于天蝎座的大火(15倍太阳质量,600光年)、位于室女座的角宿一(260光年)等著名恒星都排列在这张超新星等待表上

 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-1-22 17:09 | 显示全部楼层
科学家称2012年天空或现两个“太阳”

2011年01月22日 11:48  四川在线-华西都市报官方微博华西都市报

  据美国媒体20日报道,据澳大利亚南昆士兰大学高级物理学讲师布拉德·卡特博士预言,从现在开始,最迟100万年内,地球上的人类将能够看到两个“太阳”同时悬挂空中的诡异场景,尽管这种科幻电影般的奇异景象只会维持几周时间。

  据卡特博士对记者称,猎户星座的红超巨星“参宿四”最近15年直径缩小了15%,质量急剧下降,这是红巨星重力崩溃的典型征兆,“参宿四”随时都有可能发生超新星爆炸。

  卡特博士说,当爆炸发生时,“参宿四”的亮度将至少超过太阳数千万倍,当超新星爆炸的光亮传到地球时,在人类的眼中,将如同在地球上空出现了“第二颗太阳”。不过,这“第二颗太阳”只会维持几周时间,然后就会在接下来的几个月中逐渐暗淡和消失。卡特博士称,尽管“参宿四”最早可能在2012年前发生超新星爆炸,但也可能在100万年内的任何一天发生爆炸,所以人类未来看到地球上同时升起两颗“太阳”,只是迟早的事情。

  不过卡特博士称,超新星爆炸不可能给地球带来任何毁灭性的结果,因为超新星爆炸释放出的细小粒子——中微子对人体并无害处。据《武汉晚报》

bxdfhbh 发表于 2011-1-31 11:03 | 显示全部楼层
我说一下我个人的认识。

一个恒星的寿命,是这样的,
以太阳为例,首先是燃烧氢,由氢聚变为氦。当然只有核心部分的那点氢会被燃烧,外围的烧不到。
燃烧的时候,放出大量的热,向外膨胀,这个膨胀压力和万有引力抵消,维持了现有的星星体积规模。
太阳燃烧氢的时间是90亿年,目前已经燃烧了至少45亿年(地球年龄)了,也就是到了中年了。
等核心部分的氢燃烧完了,又不足以点燃氦的核聚变,核聚变结束,这个时候因为没有足够的膨胀压力抵消万有引力,恒星就会收缩,收缩到一定程度,就达到了氦聚变的压力和温度。然后点燃氦,由氦聚变为碳和氧。
氦聚变要求比氢聚变高,放出的能量比氢聚变大,这个时候恒星再次向外爆开,体积比过去大,但是温度比过去低。
太阳燃烧氦的时间是10亿年。
等核心部分的氦燃烧完了,又不足以点燃碳的核聚变,核聚变结束,这个时候因为没有足够的膨胀压力抵消万有引力,恒星就会收缩,收缩到一定程度,就达到了碳聚变的压力和温度。然后点燃碳。
这个时候恒星再次向外爆开,开始膨胀。
太阳燃烧碳的时间是1万年。
等核心部分的碳燃烧完了,又不足以点燃氧的核聚变,核聚变结束,这个时候因为没有足够的膨胀压力抵消万有引力,恒星就会收缩,收缩到一定程度,就达到了氧聚变的压力和温度。然后点燃氧。
这个时候恒星再次向外爆开,开始膨胀。
太阳燃烧氧的时间是1年。
接下来各个元素依次被点燃。
一直到铁。
铁以后的元素发生聚变,不再是放热反应了,而是吸热反应,要消耗能量。
这个时候因为是吸热,恒星的体积无法维持,彻底崩溃收缩,
收缩的速度极快,实际上等于是从表面坍塌下来,塌落到核心上。
然后发生急剧的反弹,最后爆炸,具体的爆炸模型有很多,还在研究中。
就是超新星爆炸了。
目前这个参宿四,外围可以明显看到两层气体壳,我估计一个是氢聚变结束点燃氦聚变的时候爆炸产生的,另一个是氦聚变结束点燃碳聚变的时候爆炸产生的。
也就是说,现在参宿四连氦聚变都结束了,正在碳聚变,而且已经进行了一段时间了——而碳聚变的时间很短。
太阳燃烧碳的时间是1万年;参宿四的质量猜测比太阳大,估计是太阳的14到15倍左右,燃烧的时间显然比太阳短。
而碳以后的元素燃烧的时间都非常短。
也就是说,如果这样猜测的话,参宿四距离爆炸,绝对不超过一万年,很可能几千年内就会爆炸了。
如果参宿四燃烧碳的时间更短,而碳聚变已经持续的时间更长,那很可能几百年内甚至几十年内都会爆炸。
但是恒星的燃烧模型现在有很多,具体怎样反应的人类还没有确切的认识,所以从今天起1年内到100万年内爆炸都有可能。
根据2009年的一个报告,1994-2009年间,参宿四收缩了15%,有人认为这意味着碳聚变的不稳定,我觉得也许不能排除碳聚变的结束。

点评

太阳的质量太小, 永远也不会变成超新星. 最终的归宿是在红巨星阶段, 通过星风损失掉绝大部分质量, 只留下一个致密的核心(白矮星)  发表于 2013-11-27 00:41

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hkhtg090201 + 1 欢迎深入科普

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rottenweed 发表于 2011-1-31 13:05 | 显示全部楼层
大质量恒星的演化中,在氦燃烧阶段会发生多次的膨胀-收缩过程。这个过程中,红超巨星到蓝超巨星(包括中间的黄超巨星、白超巨星)的过程会反复多次。
所以,现在参宿四这种情况到底是不是会发生II型超新星爆发还不好说。毕竟,即使是大质量恒星只有上千万岁的寿命,那也是个很长的时间了。
比如说,1987年大麦哲伦星云的超新星爆发前是颗蓝超巨星,而1993J超新星爆发前则是颗红超巨星。
rottenweed 发表于 2011-1-31 13:06 | 显示全部楼层
我说一下我个人的认识。

一个恒星的寿命,是这样的,
以太阳为例,首先是燃烧氢,由氢聚变为氦。当然只 ...
bxdfhbh 发表于 2011-1-31 11:03

按照现在的恒星演化模型,太阳的质量太小,不足以发生氦燃烧以后的进程。
bxdfhbh 发表于 2011-2-1 20:36 | 显示全部楼层
大质量恒星的演化中,在氦燃烧阶段会发生多次的膨胀-收缩过程。这个过程中,红超巨星到蓝超巨星(包括中间的 ...
rottenweed 发表于 2011-1-31 13:05


膨胀-收缩过程的原理是什么?
会发生爆炸吗?

目前这个参宿四,外围可以明显看到两层气体壳,这很明显是爆炸造成的,简单的膨胀不足以让气体克服万有引力抛出去吧?
rottenweed 发表于 2011-2-1 22:55 | 显示全部楼层
膨胀-收缩过程的原理是什么?
会发生爆炸吗?

目前这个参宿四,外围可以明显看到两层气体壳,这很明 ...
bxdfhbh 发表于 2011-2-1 20:36

氦燃烧本身是不稳定的,所以有“氦闪”的说法。
一旦氦燃烧开始,就会猛烈进行,使得温度迅速上升,氦燃烧就进一步加强,成了一个正反馈过程。放出的大量能量向外传递,使得整个恒星开始膨胀。而当整个恒星都膨胀后,核心的密度降低,于是氦燃烧减弱,温度降低,然后氦燃烧就进一步减弱,于是整个恒星又开始收缩。
这个进程要一直持续到氦烧光了,氦燃烧进行不下去为止。接下来的进程,就随恒星质量的不同而有区别了。
膨胀的恒星外壳,常常脱离恒星的引力控制。最典型的就是行星状星云,太阳将来也会脱掉所有氢外壳成为行星状星云,只剩下中心一个碳质的白矮星。而这个过程中,并没有爆炸发生。

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东方红 + 5 + 2 很好的讲解

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rottenweed 发表于 2011-2-1 23:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 rottenweed 于 2011-2-1 23:03 编辑

太阳风其实就是太阳的最外层大气,也就是日冕层的部分物质速度达到了逃逸速度,从而离开太阳进入恒星际空间的表现。速度是几百公里/秒级别的。
如果说到参宿四这个类型的包层,船底座eta(也就是所谓的海山二号)是最大的,光包层的质量就达到十几个太阳的质量。这些都是以前的几次大规模爆发形成的。但这种爆发并不是爆炸,而是可以认为是超大规模的膨胀-收缩过程。将来它的超新星爆炸将是极其壮观的。

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shenchun 发表于 2011-2-4 21:24 | 显示全部楼层
我想,超新星爆发的能量来源有两类。一是重力急剧收缩碰撞中心的势能。二是重力收缩使物质的温度急剧上升引发超大规模的核聚变。也就产生了比铁重的大量重元素。
shn117 发表于 2011-2-7 20:09 | 显示全部楼层
我说一下我个人的认识。

一个恒星的寿命,是这样的,
以太阳为例,首先是燃烧氢,由氢聚变为氦。当然只 ...
bxdfhbh 发表于 2011-1-31 11:03


额。。我说两句,你提到氢聚变结束而又不具备氦聚变的条件,于是恒星收缩,但似乎据我所知,此时恒星已经膨胀进入红巨星阶段,因为此时核区外层的一层氢薄层已经发生核聚变,对于太阳大小的恒星,从核区氢燃料耗尽到外围氢层点燃,之间几乎没有间隔。甚至,当终于核区的氦聚变以“氦闪”的爆炸式燃烧开始之后,恒星此时拥有两个聚变能源——核区的氦聚变区,以及外围的氢聚变层,但其大小不变甚至有轻微收缩,其中原因我想有可能是氦闪释放的能量几乎全被核区的膨胀所消耗,恒星主要在H-R图上沿水平方向移动,称“水平支”。也就是说,恒星膨胀并非由于氦聚变产能引发。因此我的意见是,楼主的分析可能有失偏颇。
happywar 发表于 2011-2-15 22:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 happywar 于 2011-2-15 22:47 编辑

与恒星自几何大小与质量的关系有关吧

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shn117 发表于 2011-2-16 10:47 | 显示全部楼层
与恒星自几何大小与质量的关系有关吧
happywar 发表于 2011-2-15 22:25


不要考虑几何大小,恒星的一生命运只和其质量和化学组成有关,有一个有名的说法,叫“Vogt-Russell Theorem”,中文叫做“沃格特-罗素定理”
他说:“The mass and the composition structure throughout a star uniquely determine its radius, luminosity and internal structure, as well as its subsequent evolution.”
rottenweed 发表于 2011-2-17 11:04 | 显示全部楼层
不要考虑几何大小,恒星的一生命运只和其质量和化学组成有关,有一个有名的说法,叫“Vogt-Russell The ...
shn117 发表于 2011-2-16 10:47

对单星当然如此,不过考虑到伴星或者星团就麻烦了。尤其是大部分恒星都不是单干户。
像船底座eta就有人认为它有一个伴星,这就大大增加了变数。

即使是单干户比如太阳,它也把99%以上的角动量传递给了行星,从而变成了一颗慢速自转的恒星,这个对演化也未必就没有影响。比如到恒星晚期的质量损失,自转速度可能就有影响。
shn117 发表于 2011-2-17 12:34 | 显示全部楼层
对单星当然如此,不过考虑到伴星或者星团就麻烦了。尤其是大部分恒星都不是单干户。
像船底座eta就有人认 ...
rottenweed 发表于 2011-2-17 11:04


額。。這個當然,我的說法只適用於單個恒星
delta4heavy 发表于 2011-2-19 14:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 delta4heavy 于 2011-2-19 14:37 编辑
额。。我说两句,你提到氢聚变结束而又不具备氦聚变的条件,于是恒星收缩,但似乎据我所知,此时恒星已 ...
shn117 发表于 2011-2-7 20:09

像太阳这样质量的红巨星的核心发生氦燃烧后,恒星的亮度会短时超过爱丁顿光度极限,导致恒星抛出一部分外壳物质,体积剧烈收缩,表面温度大幅升高(可达7000-10000K,光谱型为F型或A型),在赫罗图上大幅向左下方向移动,进入水平支(很大一部分和主序带重合,赫罗图上较难辨认,但通常表现为如天琴座RR变星之类的短周期脉动变星)

大质量的恒星晚期会多次触及爱丁顿光度极限,因此光谱会在晚型星和早星型之间多次折返,直至超新星爆发

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shn117 + 1 很好的说明

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werty1234 发表于 2011-2-19 14:59 | 显示全部楼层
这个internet hoax美国的网站已经辟谣了,国内还在转。不过借此了解一下超新星的知识也是好的。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-2-19 15:26 | 显示全部楼层
回复 17# werty1234


     确实有这方面的考虑。欢迎光临!
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-6-26 11:28 | 显示全部楼层
参宿四喷射出星云物质
2011年6月25日


      参宿四是一颗濒死的恒星,它属于红超巨星,距离地球大约640光年,是夜空中最大和最亮的恒星之一。欧洲南方天文台拍摄的红外照片显示,参宿四正在瓦解之中。
参宿四的质量是太阳的18倍,年龄大约1千万年,它正耗光核心的氢,融合成碳和氧。在生命的最后阶段,它向太空抛出大量质量。南方天文台甚大阵望远镜拍摄的照片显示,参宿四创造出此前未见到的巨大星云,从其表面延伸到600亿千米处。星云大部分由二氧化硅和氧化铝灰尘组成。我们正在目睹一颗超级恒星的死亡。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2011-9-7 07:46 | 显示全部楼层
从后院观察超新星
2011年9月06日  星期二         

     本周,你可以通过双筒望远镜或小型望远镜在自家后院观察刚刚爆发的超新星。
天文学家于8月24日发现了一颗Ia型超新星,他们相信这颗超新星刚刚爆发几小时,正在迅速变亮,是至今观察到的最年轻超新星。编号为PTF 11kly的超新星距离地球约2100万年,位于风车星系,从地球的角度看它位于北斗七星内。8月23日的照片显示,它的亮度是人眼能观察到的亮度的万分之一,到8月24日它的亮度增加了6倍,预计到9月9日它的亮度将到达最高值,可以通过普通望远镜观察到。

点评

cdm
用这颗Ia型超新星来计算哈勃常数的话,假设2100万光年的距离,尺度够不够?有没有意义?  发表于 2011-9-7 16:48
经常想,如果今天发生宋朝年间的蟹状星云超新星爆发,一定会是轰动全球的大事件。  发表于 2011-9-7 07:54
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