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“参宿四”到底炸了没有?科学家终于给出了确定的答案

类别:社会 发布时间:2024-05-31 13:38:00 来源:魅力科学君

宇宙中那些闪亮的恒星,都会有熄灭的那一天,不同质量的恒星,其熄灭的方式也不一样,通常来讲,像比邻星这样的小质量恒星会在默默地熄灭,像太阳这样的中等质量则会“生命末期”剧烈膨胀,成为一颗庞大的红巨星,而在大质量恒星“寿终正寝”之时,通常会发生“超新星爆发”。

“超新星爆发”可以视为宇宙中的一种威力极为强大的爆炸,其在短时间内释放的能量,就可以高达太阳一生释放出的总能量的数十倍甚至更多,当一颗大质量恒星发生“超新星爆发”时,它所在的整个星系都会被它的光芒照亮,其威力之大可想而知。

所以在我们地球附近的那些“年老”的大质量恒星都是非常值得关注的,比如说位于猎户座的“参宿四”就是这样一颗恒星,这颗恒星距离我们大约640光年,对于“超新星爆发”来讲,这样的距离已经足够近了。

在过去的日子里,人们一直在试图弄清楚一个问题:“参宿四”到底炸了没有?而在经过了多年的研究之后,科学家终于给出了确定的答案:没有炸。

“参宿四”到底炸了没有?科学家终于给出了确定的答案

可能有人认为这很无聊,毕竟“参宿四”炸没炸观测一下应该就知道了,但实际情况却并非如此,因为光的速度是有限的,而1光年其实可以认为是光在宇宙空间中直线前进1年的距离,也就是说,从“参宿四”发出的光线需要640年的时间才可以抵达地球。

这就意味着,我们现在观测到的“参宿四”,其实是它在640年之前的样子,而“参宿四”现在是个什么状态,我们却只能在640年之后才可以观测得到。

那么问题就来了,既然如此,科学家又是如何确定“参宿四”现在并没有炸呢?其实这是科学家根据已知的观测数据,再结合相关的理论进行推演所得到的答案,下面我们就来看看这是怎么回事。

“参宿四”到底炸了没有?科学家终于给出了确定的答案

我们都知道,恒星之所以会发光发热,其实是因为它们的内部一直在发生核聚变反应,实际上,核聚变反应所释放出的能量除了能让恒星发光发热之外,还会产生向外的“辐射压”,进而使恒星不至于发生引力坍缩。

在大质量恒星的核心反应区,氢会聚变成氦,而当氢消耗殆尽之后,恒星就会发生引力坍缩,这就会造成其核心的温度和压力不断上升,当达到一定程度时,氦就会发生核聚变并生成碳,在氦耗尽之后,恒星又会发生进一步的坍缩,于是其核心的温度和压力又会上升,当达到一定程度时,碳又会发生核聚变……

“参宿四”到底炸了没有?科学家终于给出了确定的答案

随着这个过程的持续,恒星内部会发生一轮又一轮的核聚变反应,进而生成越来越重的元素,但当核聚变的生成物是铁的时候,恒星内部的核聚变就终止了,为什么呢?因为铁的核聚变不会释放能量,而是会吸收能量。

在这种情况下,恒星就会因为其内部骤然失去了“辐射压”而迅速坍塌,其核心会形成以中子简并压支撑的致密结构,而恒星外层的物质则会以极高的速度猛烈撞击其致密的核心,并最终引发“超新星爆发”。

“参宿四”到底炸了没有?科学家终于给出了确定的答案

需要知道的是,恒星的体积其实一直在有规律地变化,具体表现为其体积一会儿要大一点,一会儿要小一点,这种现象也被称为“恒星脉动”。

之所以会出现这种现象,是因为核聚变的速率对温度高度敏感,当恒星收缩时,其核心的温度会上升,于是核聚变的速率就会变高,并释放出更多的能量,进而使得恒星的体积出现一定程度的膨胀,而恒星的体积膨胀之后,其核心的温度会下降,核聚变的速率就会降低,于是恒星的体积就会出现一定程度的收缩,而体积收缩了,核聚变的速率又会变高……

恒星内部消耗的元素类型不同,其“恒星脉动”的周期也不同,所以通过对这种现象的观测,我们就可以知道一颗恒星到底在消耗哪一种元素。实际上,正是通过这种方法,科学家确定了“参宿四”消耗的是氦元素。

对于大质量恒星来讲,元素越重,其消耗的速度就越快,根据恒星演化模型,像“参宿四”这种质量的恒星,氢元素可以消耗大约1000万年,氦元素可以消耗大约100万年,碳元素可以消耗大约1000年,而在此之后一直到铁元素的整个核聚变过程,则只有大约14天。

所以一个简单的逻辑就是,既然“参宿四”消耗的氦元素,那就说明它并没有炸,毕竟在氦元素消耗完之后,还有一系列更重元素的核聚变,即使是我们现在看到的“参宿四”是它640年之前的状态,那它现在也没有炸,因为氦元素之后的核聚变还可以让它支撑上千年的时间。

实际上,随着时间的推移以及观测水平的提升,科学家已经获取到了大量的有关“参宿四”的观测数据,根据科学家的计算,目前“参宿四”应该处于消耗氦元素的早、中期阶段,即使是最极端的情况,它的氦元素也还可以消耗10万年之久。

所以如果要问“参宿四”到底炸没炸,那么答案就是确定的:它现在没有炸,并且在未来的很长一段时间里,它都不会炸。

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快照生成时间:2024-05-31 14:45:05

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