超新星

概括：这道题是徐冉淮同学的课后物理练习题，主要是关于超新星，指导老师为尹老师。

题目：超新星

新星和超新星有本质的区别.

新星是白矮星吸积伴星的物质产生的.一颗白矮星如果有一个红巨星、超巨星或主序星作为伴星,它有可能从伴星吸收物质.这些吸收来的物质含氢丰富,它们聚集在白矮星表面,被重力压缩,同时温度上升.当温度达到热核聚变的温度时,会迅速开始热核聚变.这会抛出一些物质,并放出大量的能量,所以新星会很快变亮.

超新星是大质量恒星演化到末期时发生的爆炸.分为I型和II型,其中I型又分为Ia、Ib、Ic三种.Ia型（一般认为）是白矮星吸积过多物质,质量大于1.44倍太阳质量（称为钱德拉塞卡极限）,坍缩成中子星,并放出大量能量.这种超新星比其他的超新星暗,但比新星亮.其他类型的超新星都是大质量恒星的铁核心坍缩成中子星或黑洞.

超超新星,又称为极超新星,是超新星的一种,是极超巨星的发生的超新星爆发.这种超新星比一般的超新星大,核心会直接坍缩为黑洞,在黑洞自转的两极会以光速射出高能量等离子体,是伽玛射线暴的可能源头之一.

举一反三

例1： 超新星和红巨星之间有什么区别?[物理练习题]

红巨星是恒星生命晚期体积膨胀的一种星体.特点是体积非常大,温度比较低.由于温度比较低,所以颜色发红,再由于体积大所以叫巨.综合起来就叫红巨星了.

例如：天蝎座的星宿二（大火）就是一颗红巨星,由于体积大,发光面积也大,所以红巨星我们看起来一般很亮.

超新星是一类质量很大的恒星生命结束时,由于核反应产生的能量不足以支持恒星,而产生大爆炸.这个爆炸抛撒出大量的物质,同时发出比平时强烈亿万倍的光.巨蟹座星云在约1000年前就是一颗超新星,史书记载当时晚上都亮得像白天一样.

例2： 请问新星和Ia型超新星定义和形成原理上有和不同?rt[物理练习题]

新星是激变变星的一类,是由吸积在白矮星表面的氢造成剧烈的核子爆炸的现象.这类星通常原本都很暗,难以发现,爆发时突然增亮,被认为是新产生的恒星,因此而得名.

Ia超新星是变星的子分类中,由白矮星产生剧烈爆炸结果的激变变星.

定义上的差别就是新星只是白矮星表面上的氢爆炸,白矮星本身没有变化.Ia超新星则是白矮星质量超过极限后,整个爆炸了,完全毁灭.

原理上,新星是白矮星表面吸积了部分氢之后,在表面发生核反应,温度压力升高后,表面的氢被吹飞,这个过程可以反复发生.Ia超新星则是白矮星因为吞噬了伴星等原因,质量超过昌德拉塞卡极限,白矮星的简并电子态物质承受不住巨大压力,开始塌缩,内部核心处的碳氧开始聚变,形成10亿度高温并放出超巨量的能量,整个白矮星就像炸弹一样猛烈的爆发,喷出的物质达到3%光速,亮度超过太阳的50亿倍

例3： 中子星和白矮星有什么区别?超新星又是什么?[物理练习题]

中子星和白矮星都是恒星演化至后期的产物.

恒星演化至晚期时,其内核都会收缩,外层都会膨胀,成为红巨星.不同质量的恒星,形成红巨星时,其大小是不一样的.小质量恒星形成红巨星时,以碳为主的内核收缩,密度加大；以氢和氦为主的外层气体膨胀,逐渐远离内核,且温度会逐渐下降.当外层气体离内核越来越远时,内核对外层气体的引力也越来越小,气体将逐渐消散于宇宙空间,暴露出中心的高密度、高温度的内核.这个内核就是白矮星.根据计算,白矮星的质量不能大于1.44倍的太阳质量.我们的太阳的最终结局就是一颗白矮星.白矮星由于没有了能量补充,虽然它表面温度高达数万度,但会在以后的时间里慢慢地冷却下来,最终成为一颗不再发光发热的黑矮星.

当大质量恒星形成红巨星时,同样是内核收缩,外层气体膨胀.当然,这时的内核的主要成分与小质量恒星是不同的.大质量恒星的内核的主要成分是铁.由于铁的质量远大于碳,因而引力比碳核要大得多,引力也大得多.当中心的铁足够多,且铁核以外的轻一些的氧、氖、碳、钠等元素的数量及温度已不足以维持继续聚变为铁时,这颗恒星的核反应就停止了.恒星是以核聚变反应产生的向外的辐射压与恒星本身质量产生的向内的引力相等,来维持恒星的稳定的.没有了核反应,就没有了抵抗物质向内压缩的辐射压,恒星物质就会以极高的速度向着恒星的铁核集聚而来.在接近铁核时,下落的速度甚至接近光速.但铁核是无比坚硬的,这些物质撞击到铁核时,等于是撞到了一堵无比坚硬的墙,于是,恒星物质就会以几乎相同的速度反向冲出恒星,形成无比剧烈的内爆.这个过程叫“铁芯灾变”.冲出恒星的物质温度极高,冲出的速度又极快,其光度在数小时到数天内可以增加数十万倍,就形成了超新星爆发.在恒星物质向外极速扩散的同时,撞击铁核时带给铁核的能量,又使铁发生进一步的聚变,生成在恒星条件下无法生成的重元素,如钴、镍、铜、铂、银、金等,一直到铀、钍.其中的一部分会随着冲出的物质扩散到宇宙空间,成为形成其他星球的原料.我们地球上比铁重的元素就是这么来的.

在形成重元素的同时,铁核中的大部分质量会在外层物质的撞击下继续压缩,把电子都能压进原子核中,与质子结合,形成中子,物质密度进一步增加,成为一颗以中子为主的小体积、大质量、超大密度的恒星核,这颗恒星核心就是中子星.根据计算,中子星的质量只能在1.44－3.2倍的太阳质量之间,直径只有约30公里,但密度是每立方厘米数亿吨.它的密度其实就是原子核的密度,中子星可以看作是一个超大质量的原子核.

如果超新星爆发后,中心剩余的质量大于3.2倍的太阳质量,在收缩时,引力就会大到连中子都会被压碎,密度会继续增加,体积在超强的引力作用下继续收缩,直到恒星核的表面脱离速度（类似于地球的第一宇宙速度）达到光速,它发出的光就会被它自己的引力拉回去而无法发射出来,外面的物质和辐射也会被它的引力吸引而落入其中,这颗恒星的核心就突然看不到了,只能感受到它的引力.这种天体就是“黑洞”.由于黑洞的超强引力,所有已知的物理定律在黑洞视界内统统失效,它内部的物质存在的形式目前尚不可知.

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