體積是太陽的16億倍,比太陽亮9萬倍,參宿四90萬年后將會爆炸

漫酱~ 2023/01/19 檢舉 我要評論

在參宿四的面前,太陽就像一粒沙子。參宿四是1顆紅超巨星,比太陽亮9萬倍,是太陽質量的11.6倍,體積是太陽的3.2-16億倍,如果參宿四在太陽的位置,會把太陽、水星、金星、地球、火星和木星吞沒,邊緣會延伸到木星的軌道,木星會被它的引力撕碎。它的壽命僅有1000萬年左右,目前已經到了生命末期,超新星爆發的強光足以照亮整個銀河系。

參宿四和太陽的對比

參宿四在獵戶座的右肩上,發出非常亮的橙紅色光芒,在夜空中非常容易找到,它屬于脈動變星,就像心臟一樣,不停地收縮和膨脹,半徑在 684~1172 R⊙之間變化,⊙代表太陽,當它的半徑是太陽1172倍時,體積則是太陽的16億倍。當它半徑是太陽的684倍時,體積則是太陽的3.2億倍。

參宿四在獵戶座的右肩

這顆紅超巨星的外層反復的收縮和膨脹,造成體積變化很大,光球的表面積交替的減少和增加,溫度也會時高時低。以往參宿四的亮度在一個正常的范圍內波動,但2019年10月開始變得非常暗淡,但沒過多久亮度又急速回升,當時人們認為這是爆炸的前兆,但參宿四讓大家「失望」了,并沒有爆炸。

參宿四突然變暗是因為它是一顆膨脹的紅巨星,已經到了老年狀態,核心引力對表面物質的約束越來越弱,所以造成大量恒星物質被拋射到臨近空間,冷卻后形成了上千萬公里的塵埃云,正好擋在了地球和參宿四之間,造成了非正常的光度下降。

塵埃云擋住了光線

當參宿四膨脹時,大氣層會變得非常稀薄,會有大量能量逃逸出去,造成溫度降低,會進入新的收縮階段。參宿四在收縮時,會吸收更多的能量,此時大氣層被加熱而膨脹。它的大氣層很不穩定,通過脈動的方式變化,所以參宿四是一顆脈動變星,造成它的體積時大時小,在不久將會發生超新星爆發,光度陡然增加10-100萬倍。

地球上看參宿四超新星爆發1

超新星爆發是一種破壞性極大的恒星劇烈爆炸現象,發出的電磁輻射能照亮整個星系,一瞬間釋放的能量比太陽一生釋放的還要多,如果附近有生命體,會被摧毀造成滅絕,因此超新星爆發是宇宙中已知的威力最強的爆炸。恒星為什麼會發生爆炸呢?

恒星演化就是不同元素的聚變過程,聚變是為了抵抗強大的引力,恒星燃燒靠的是核聚變,發生的核聚變是從氫的聚變開始的,先是由氫聚變為氦,然后依次核聚變下去,順序是氫—氦—碳—氧—氖—鎂—硅—鐵,恒星核聚變的最終產物是鐵,但是比鐵更重的元素怎麼產生的呢?就要通過超新星爆發或者中子星合并等極端事件催生出來的。

恒星開始燒的是氫元素,大量的氫核聚變生成了氦,當氫耗盡后,恒星內部就開始坍縮,因為壓力增大,核心的溫度大幅提高,此時氦被點燃產生新的核聚變,氦聚變就會生成碳,當氦燒完后,碳的核聚變又開始了,碳也會慢慢的燒完,不怕,后面還有氧、氖、鎂、硅,一直到鐵元素。

恒星生命周期

和其他元素不同的是,鐵核聚變時吸收的能量大于放出的能量。鐵越來越多時,吸收的能量越來越多,恒星溫度就會降低,但是聚變需要高溫的,很快恒星就無法維持聚變需要的溫度了,核心就再也沒有能量來抵抗恒星自身強大的重力,恒星外層的物質以極高的速度向核心坍縮,甚至達到光速的20%,此時恒星就會塌縮,造成超新星爆發,形成中子星或黑洞。

參宿四出身比較好,是一顆大質量恒星,是由一大片氣體和塵埃構成的星云中坍縮時形成時,由70%的氫和28%的氦組成,因為非常的重,在重力收縮時產生能量引發坍縮。此時它的核心開始由氫轉變成氦,核聚變開始,參宿四開始發光發熱。

參宿四的真實影像

恒星核聚變產生的巨大能量讓重力沒有多余的能量繼續收縮,從而達到平衡的狀態。但是氫燒完后,就開始燒氦了,燒氫的時候是它的主序階段,也就是中年時期。目前參宿四的氫已經燒完了,正在燃燒的是氦,所以它現在是老年階段了。

超新星爆發非常壯觀

一般來說恒星的質量越大,壽命周期越短,因為氫燃燒的時間過快,不同的元素,「燃燒」的時間也不同,參與核聚變的原子核越重,「燃燒」的時間就越短。比如參宿四,它的氫可以「燃燒」1000萬年,氦大約可以「燃燒」100萬年,碳可以「燃燒」1000多年,以后的氧、氖、鎂、硅、鐵「燃燒」時間越來越短,以至于從硅到鐵的核聚變過程,僅需要14天就可以燒完。

參宿四在太陽系會延伸到木星軌道

參宿四的氫早就燒完了,目前「燃燒」的是氦,已經燒了10萬年左右,而它的氦可以維持燃燒100萬年左右,所以就可以計算出參宿四會在90萬年后,內部的氦會燃燒完,會產生強烈的超新星爆發。超新星爆發是宇宙中已知的威力最強的爆炸,超強的輻射向宇宙中擴散,伽馬射線暴能瞬間摧毀50光年之內的任何生物。如果距離地球太近的話,生物將會滅絕。

太陽顯得非常渺小

北宋景德三年四月二日,也就是公元1006年,SN1006超新星爆發了,不得不說宋朝人有眼福,《宋會要輯稿》上記載:「四月二日夜初更,見大星,色黃,出庫樓東,騎官西,漸漸光明,測在氏三度。」6天后的樣子也有記載,稱:「狀如半月,有芒角,煌煌然可以鑒物」,講的是這顆星非常亮,就像月亮一樣,質量到達錢德拉賽卡極限而崩潰的白矮星。

超新星SN1006與地球的距離是7200光年,爆發時亮度超過太陽的數十億倍,釋放出的爆炸沖擊力使恒星的外殼物質以接近4%光速向外運動。這個還不是最厲害的,公元1054年7月4日,一顆距地球6500光年的超新星再次照亮了北宋夜空整整653天,這就是SN1054超新星爆發,形成了今天所看到的蟹狀星云。

《宋史志》中對超新星SN1054的記載

超新星爆發時產生的伽馬射線暴是沿著這顆恒星自轉軸方向傳播的,而參宿四的自轉軸傾角與地球的夾角是20度左右。將來它爆發的伽馬射線暴是不會直接沖擊地球的,并且640光年的距離,遠超過了50光年的安全距離,就算參宿四發生了超新星爆發,地球也不會有危險的。

參宿四距離地球640光年,即使今天中午爆發,我們要在640年才能觀測到。不過可以確定的是,參宿四在90萬年后,體積會逐漸縮小,核心成為鐵核,然後來一場超新星爆炸,若干年后,人類將會看到一顆閃耀的明星,亮如滿月,爆炸余下的產物會在巨大的引力下形成黑洞,或者形成一顆中子星。

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