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接上期

前一期我們了解了罕見的超新星，本期我們接著探索，去了解恒星的爆炸。

現(xiàn)代天文學家認為，恒星就是遙遠的太陽，只不過其大小與太陽不盡相同罷了。大質(zhì)量的恒星在晚年為什么會爆炸呢？要弄清這個問題，首先應該知道恒星的物質(zhì)組成，或者說它靠什么東西“燃燒而發(fā)光呢”？

近代天文學家由光譜分析方法獲悉，太陽上含有大量的氫元素，其次還有少量的氦、碳、氧、硅等 60 多種元素。1939 年，美國著名物理學家貝特認為，太陽的能量來自于氫原子核聚變反應，它類似于氫彈爆炸。當 4 個氫原子核聚變?yōu)?1 個氦原子核時，可釋放出巨大能量。實現(xiàn)熱核聚變反應的條件是高溫和高壓�？茖W家們通過觀測研究，由物理定律計算出太陽中心溫度約為 1500 萬度。也就是說，太陽是一座以氫原子核為燃料的核子爐！后來， 人們把這一理論推廣應用于恒星演化研究。

在恒星演化過程中，其內(nèi)部的熱核反應是一個持續(xù)不斷的過程。人們逐漸弄清楚在任何恒星中氦約占 25％左右，其余的大多數(shù)是氫，而所有其他元素的總和才占總成分的 1％～2％。一般說來，恒星先是以氫為燃料。恒星的核心部分——星核的氫燃料耗盡后，星核中心收縮釋放的引力能使恒星的氫殼層燃燒，同時恒星外層向外膨脹。與此同時，星核的收縮還使這個“熱核反應爐”升溫（可達 2 億度），然后，氦開始燃燒，這時星核收縮停止。

氦燃燒的灰燼是碳和氧。在氦燃料耗盡時，星核又開始收縮。這時候的恒星有點像是兩個套在一起的球殼——雙燃燒殼源，一個是氫殼源，另一個是氦殼源。當星核收縮到一定程度，星核內(nèi)的溫度達到 8 億度，碳開始燃燒。

碳燃燒的主要灰燼是氧，氧燃燒之后是硅；前者燃燒所需的溫度是 20 億度，后者所需的溫度是 30 億度。

綜上所述，在核反應的每一個階段，當一種核燃料耗盡時，恒星的中心部分缺少能量輻射便開始收縮，在收縮過程中可釋放引力能，因而使星核內(nèi)溫度上升，最終把另一種核燃料點燃。恒星在晚年變得越來越不穩(wěn)定，熱核反應一輪接一輪地進行，熱核反應的溫度一輪比一輪高，反應的速率也進一步加快，最終導致整個恒墾爆炸即超新星爆發(fā)現(xiàn)象。在理論上具體一點說來， 如果氧和硅的燃燒都未能使星體爆炸，那么恒星內(nèi)部最終就由鐵原子核和電子簡并氣體組成一個密度極大的核心，這時所有的核燃料就都耗盡了。因為鐵原子核的結合能最大，鐵核是很穩(wěn)定的核。此時的恒星已接近“死亡”， 伴隨恒星中心核反應的輪番進行，星核已被一個溫度低得多（不足 10 億度） 的“幔”所包圍，在幔的外面還包有一層氫和氦的外殼。星幔中的化學成分占優(yōu)勢的是氧、氮和氖等輕元素，這些是恒星爆炸所需要的潛在核燃料。

這時候由于上層物質(zhì)的重量已經(jīng)不再能被下面的氣體壓力所支撐，恒星的所有外層便向著中心陷落——坍縮，并在此過程中迅速升溫。當星核的密度接近每立方厘米 3000 萬噸，而溫度超過 1000 億度時，核心將停止收縮， 包層由于不再向恒星中心坍塌而迅速被加熱，幔中的輕元素像“火藥庫”似地爆炸了。超新星爆發(fā)前，作為坍縮星的全部復雜的物理過程，僅僅是在異常短暫的、大約不到一秒的時間內(nèi)發(fā)生的。