宇宙的“生死輪回”：恒星也無法逃避死亡

孤寂如雲

著名的蟹狀星雲來源於超新星爆發（圖片：騰訊科學）

2014年初，距離我們大約1200萬光年的M82星系中出現了一次超新星爆發，星等為11.5左右，為白色偏橙色一些，光譜分析結果顯示這是一顆Ia型超新星。從宇宙學的尺度上看，M82星系中的超新星算是距離我們較近的，此外大麥哲倫星雲中的1987A超新星也是一顆距離我們非常近的超新星。

超新星的爆發與恒星的形成和演化有關，涉及到許多復雜的物理過程，比如爆發機制、激波物理行為等，超新星在天體物理上具有非常關鍵的地位，根據光譜觀測結果，超新星主要分為I型和II型，主要區別是光譜中是否有氫線，其中I型還可以分為a、b、c等次型，Ia型超新星光譜中還有還強的矽線，而II型超新星的光譜中是有氫線的。

超新星爆發雖然是一種極端的能量釋放事件，但也是宇宙生命誕生的前提條件之一，銀河系早期超新星爆發釋放出了許多構成地球生命的元素，比如碳、氧、鈣等等，這些元素不僅在超新星爆發過程中產生，也會在超新星前身天體內核產生，最終通過爆發的模式擴散到宇宙空間。按照爆發機制的不同，超新星爆發主要為核坍縮型和雙星系統中的白矮星型。

質量大約8倍太陽質量的恒星結局就顯得比較“慘”，此類恒星的內核是極為恐怖的地帶，在熱核反應過程中元素的組成不斷進行著重新分配，氫和氦最終會變得非常重的鐵，因此內核的密度和質量也在不斷增加，當接近1.4倍太陽質量的錢德拉塞卡極限時，恒星的內核會發生劇烈的坍縮，坍縮的速度可接近四分之一光速，直到變得原子核的密度，然後再發生激烈的反彈並產生超新星爆發。

本次發生在M82星系中的超新星事件被認為是一顆Ia型超新星，此類超新星的爆發模型與大質量恒星不同，其前身主要為雙星系統中的白矮星。白矮星是一類光度非常低的天體，如果要做個比較的話，其光度相當於我們太陽的1000分之一左右，非常難以觀測，需要指出的是，此類白矮星要產生超新星爆發還應該有一顆紅巨星，而且它們之間的距離只有數個天文單位，但在我們的望遠鏡裏幾乎無法分辨出哪個是白矮星，因此要預測超新星爆發可能還比較困難，尤其是Ia型超新星，即便是大質量恒星產生的超新星爆發也需要對歷史數據進行搜索。

超新星SN 1987A就是來自一顆大質量恒星，其位於大麥哲倫星雲中，距離我們僅為16萬光年左右，如此近距離的超新星爆發是一個非常難得的研究目標，這顆發生超新星爆發的恒星質量達到了20倍太陽質量。

到目前為止，我們再也沒有發現距離我們如此近的超新星爆發事件，因此尋找超新星的前身就變得異常困難，大部分的超新星爆發都出現在河外星系中，距離我們至少在數千萬光年以上，幾乎都達到數億光年，比如SN2005gl超新星就位於雙魚座方向上，距離我們2億光年以上，但也有河外星系中的超新星前身獲得了確認，比如2003年發現的超新星前身被認為是一顆紅超巨星，質量在8倍太陽質量以上。對超新星爆發的研究除了驗證恒星演化模型外，還進一步解釋超新星爆發機制，其中主要涉及到燃燒波模型和點火過程，比如Ia型超新星的爆發模型中就可分為碳點火和氦點火模型。

騰訊科學