【怪罗科普】为什么恒星会爆炸成超新星？

当一些恒星死亡时会以一场巨大的超新星形式爆炸，但为什么会形成超新星呢？

太阳是一团持续燃烧了大约46亿年的炽热等离子体，再过50亿年它将耗尽氢燃料，然后经过一些膨胀和收缩之后最终将会失去其外层，留下一个被称为白矮星的矮小发光核心在太空中冷却变暗。

有些恒星的死亡是一个非常和平的过程，但有些恒星会很狂暴，以一种壮丽之光结束一生。它们的爆炸闪光比整个星系都要亮，并且朝四面八方释放出冲击波。我们称这些爆炸为超新星。

超新星

那为什么我们的太阳最终是消失在黑暗中而非终极大爆炸呢？这就是所谓的钱德拉塞卡极限，以印度物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）命名，他算出了为什么有些恒星会爆炸，而那时的他才19岁。

钱德拉塞卡计算发现如果白矮星的质量大约是太阳的1.4倍，那它将无法对抗重力。这种恒星将会坍缩，但当它坍缩时将点燃一系列失控的核聚变反应，然后爆炸形成超新星。所以质量是星系最壮观烟火秀的关键，而有两种方式恒星可以达到钱德拉塞卡极限。

第一种方式是通过吸收另一颗附近恒星的物质。如果一颗白矮星是属于一个双星系统，那它可以持续从伴星那里吸收物质，直至达到太阳质量的1.4倍，然后它会以一场大爆炸而终结。这就是所谓的Ia型超新星。

Ia型超新星

II型超新星始于单一一颗巨大的恒星，这种恒星的质量必须至少比我们的太阳大8倍，才能有一个足够重的核心来点亮巨型太空蜡烛。这种质量的恒星不会像我们太阳那样将终止于把碳和氦聚变成氧，它们会继续燃烧氖、氧和硅继续保持核聚变。但是一旦它们生成铁，聚变就会停止，因为铁聚变所需的能量要比其释放出的还要多。

当核聚变产生的能量不能抵抗重力时，恒星就会坍缩，这会把质子和电子挤压成中子，然后释放出一波中微子，这将产生巨大的向外压力。收缩的外层也会激荡起稠密的内层，当内外层相互猛烈撞击，就会形成重元素并分散到太空之中。爆炸也释放出了诸如碳和氧等元素，否则它们将被束缚在恒星的核心之中，因而从恒星的死亡中我们获得了生命所必须的元素。

即将爆发的恒星

一旦恒星爆炸消散成星云，它会留下一个挤满中子的球体，叫做中子星，其直径仅有数英里。如果恒星质量非常巨大，那么中子会被压碎并形成一个黑洞。而如果恒星质量非常非常巨大，那就不知道啥情况了。

因为恒星爆发需要有很大的质量，所以超新星是很少见的事件。在我们的银河系中，超新星爆发的概率约为一个世纪两次。

参宿四位于猎户座的左肩上，是一颗年老的红巨星

一颗即将成为超新星的恒星就是参宿四，它位于猎户座的肩膀上。参宿四是一颗距离我们至少430光年的红巨星。当参宿四爆发时，在白天也可看到它，但参宿四的爆发至少还需十万年。

R136a1恒星与太阳的对比

参宿四还远不及目前发现的最大质量的恒星——R136a1恒星，它的质量是太阳的265倍。这样的恒星接近了大小上限，而它们的超新星将会是惊天动地的。

ASASSN-15lh超新星爆发想象图

全天自动超新星搜索项目（All Sky Automated Survey for SuperNovae, ASAS-SN）发现了有史以来最大的超新星，它的编号为ASASSN-15lh，这场爆炸的亮度是银河系全部恒星亮度总和的20倍，而这场爆炸释放的能量超过太阳终其一生所释放出的10倍。幸运的是，ASASSN-15lh距离我们38亿光年。

知道恒星的质量，我们就可了解它的命运。