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参宿四在变暗,是爆炸的前兆吗?体积达太阳7亿倍,威力有多大?

我们想当然地认为,地球是一个安全稳定的家园,因为它的寿命至少还有50亿年,直到地球自身耗尽能量自我毁灭。

但是,地球的寿命真的一定是50亿年吗?

要知道,目前有无数个导致地球毁灭的猜测,像此前导致恐龙灭绝的小行星撞击地球事件,所以地球或者说人类放在宇宙的尺度上来看还是非常脆弱的。而超新星爆发也是导致地球毁灭的一个重要影响因素。

而据科学家研究发现,距离地球640光年外,有一颗体积超过太阳7亿倍的参宿四将会发生超新星爆发。它会对地球造成影响吗?

(参宿四概述图)

我们为什么要害怕超新星爆发?

人类历史上曾多次观测到过超新星爆发的现象,在公元185年的东汉时期,我国当时的天文学家首次记录了这一现象,根据史书记载,那颗超新星在夜空中照耀了8个月。

那什么是超新星,我们又为什么要害怕超新星爆发呢?

超新星是指恒星在生命的最后阶段,因为内部的核反应失去平衡,而发生的剧烈的爆炸现象。

这种爆炸会在短时间内释放出巨大的能量,像是可见光和电磁辐射等物质。

经科学家研究,一颗超新星爆发时发出的能量数值非常大,一般都比太阳在100亿年释放出能量的总和还多,而有些极超新星发生爆炸时在短期内释放的能量比太阳一生中释放的能量还要多得多。

超新星爆发可以分为两大类。一类是大质量恒星在生命末期,内部的核燃料耗尽,内部辐射压力最终抵抗不了自身的重力,迅速发生引力坍缩,由引力势能释放导致的爆炸。

低质量恒星(左循环)和高质量恒星(右循环)演化的循环

这类超新星称为I型超新星,又分为Ia、Ib、Ic等子类,其中Ia型超新星是由白矮星吸积物质达到临界质量而爆炸的,而Ib、Ic型超新星是由大质量z在失去外层氢或氦壳后爆炸的。

通常只有质量在太阳质量8倍以上的恒星才会发生I型超新星爆炸。也就是说,太阳并不会发生超新星爆炸。

(Ia超新星的形成概述图)

另一类是由两颗密切的恒星组成的双星系统中,一颗恒星将物质转移给另一颗恒星,导致后者的质量增加,从而引发爆炸。这类超新星称为II型超新星,又分为II-P、II-L、II-N等子类.

其中II-P型超新星是由红巨星的核心坍缩而爆炸的,而II-L、II-N型超新星是由蓝巨星或蓝超巨星爆炸的。这类超新星的爆炸过程通常会留下一个致密的中子星或黑洞的残骸。

超新星爆发不仅会释放出巨大的能量,还会产生大量的重元素,如铁、镍、金、银、铂等,这些元素是恒星内部的核反应无法合成的,只有在超新星爆发的极端条件下才能形成。

这些元素随着超新星遗迹的扩散,会形成新的恒星和行星,甚至可能孕育出新的生命。可以说,超新星爆发是宇宙演化的重要驱动力,也是我们存在的重要原因。

要知道宇宙中最不缺的就是恒星了,就拿银河系来说就有至少2000亿颗恒星,而科学家们推测,大约每一百年就会有三颗恒星变为超新星,所以每一次超新星爆炸都可能对地球造成威胁。

参宿四:一颗寿命即将耗尽的超新星

而距离地球越近,对地球的产生的威胁自然就越厉害。而现在距离地球640光年外就有一颗名为参宿四的恒星快要变为超新星爆发了,那么参宿四是哪个恒星,他又会在什么时候爆炸呢?

我们在夜空中可以看到的最亮的恒星之一,就是猎户座的参宿四。它是一颗红超巨星,距离我们大约640光年,是太阳的7.3亿倍体积,20倍质量,10万倍光度。它的直径大约是太阳的1400倍,举个简单的例子,如果把我们的太阳换成参宿四,它的表面都可以延伸到木星的轨道内。

参宿四是一颗非常年轻的恒星,科学家推测它的年龄才不到900万年,与地球和太阳相比实在是太年轻了,但为什么说这颗恒星的寿命马上就要结束了呢?

正是因为它的质量太大,它的寿命也非常短暂。要知道,恒星的质量越大,它的核反应速度就越快,它的核燃料就耗尽得越快,它的寿命就越短。这就像是一个燃烧着的蜡烛,越大的蜡烛,火苗越旺,烧完的时间就越快。参宿四的质量是太阳的20倍,但它的寿命却只有太阳的千分之一。

(在计算机模拟下,从8天文单位的距离上看见的参宿四)

这就意味着,参宿四剩下的时间不多了,它很可能在不久的将来发生超新星爆炸,成为一颗II-P型超新星。这种爆炸会让它的光度增加数百倍,甚至能够在白天看到它的光芒,也是一次难得的天文奇观 。

那么,参宿四何时会爆发呢?这个问题很难回答,因为我们对恒星的演化过程还不够了解,也没有足够的观测数据来预测它的爆炸时间。

有些科学家认为,参宿四有可能一百万年,有可能一千年,有可能随时都会爆发。也有些科学家认为,它可能已经爆发了,只是因为光的传播需要时间,我们还没有看到它的爆炸信号。

不过,有一件事情可以肯定,那就是参宿四的亮度在近几年内发生了明显的变化。

根据观测,参宿四的亮度在2019年到2020年期间,下降了约40%,达到了历史最低水平。这种亮度变化引起了人们对参宿四即将爆发的猜测和担忧 。

(2019年1月份和2019年12月份拍摄的参宿四)

参宿四的爆发会对地球有影响吗?

一般来说,一颗超新星爆发时,除了可见光之外,还会释放出其他形式的电磁辐射,这些辐射和粒子会对地球的大气层、磁场、生物、电子设备等产生不同程度的影响。

假如它爆炸的现场距离地球很近,那么首先会对地球的大气层造成破坏。

超新星爆发时释放出的高能电磁辐射,如紫外线、X射线、伽马射线等,会穿透地球的磁场,到达地球的大气层,与大气中的分子和原子发生碰撞,从而产生一系列的化学反应,导致大气层中的臭氧层被破坏,氧气被消耗,氮气被激发,形成一些有毒的气体,如一氧化氮、二氧化氮等。

这些气体导致地球的气候变暖,同时也会对地球上的生物造成伤害,尤其是对那些依赖于臭氧层保护的生物,如人类、动物、植物等。这种影响的持续时间可能在几个月到几年的范围内 。

会对地球的生物造成照射。爆发时释放出的高能电磁辐射,虽然会被地球的大气层和磁场部分吸收或反射,但仍然会有一部分到达地球的表面,对地球上的生物造成直接的照射。这些辐射会对生物的细胞和DNA造成损伤,导致生物的基因突变,甚至死亡。这种影响的程度和范围取决于超新星爆发时释放出的辐射的强度和持续时间。

会对地球的电子设备造成干扰。爆发时释放出的高能电磁辐射,以及一些细小的粒子,如中微子、质子、电子等,会对地球上的电子设备产生不利的影响,导致电子设备的性能下降,甚至损坏。

这些影响的原因是,这些辐射和粒子会对电子设备中的电路和芯片产生电磁干扰,导致电子设备的信号失真,数据丢失,功能失效。

前些年参宿四随时可能发生超新星爆炸的预测在互联网上引发了热烈的讨论,有些人甚至将这次可能和玛雅人预言的世界末日联系了起来。那么如果参宿四真的即将爆发,那么它会对地球造成什么影响呢?

这个问题的答案是取决于参宿四爆发时的具体情况的。因为参宿四爆发时释放出的能量和物质,并不是均匀分布的,而是有一定的方向性的。通常,超新星爆发时大部分能量都是从自转轴的两极发出的,而从赤道面发出的能量则相对较少。

这就像是一个喷水壶,水从壶嘴喷出的力量比从壶身漏出的力量要大得多。所以,如果参宿四爆发如果参宿四爆发时,它的自转轴正好对着地球,那么它对地球的影响就会非常大。

如果参宿四爆发时,它的自转轴与地球的方向有一定的夹角,那么它对地球的影响就会相对较小。那么,参宿四的自转轴到底是什么方向呢?这个问题的答案是我们已经知道了。

根据科学家的研究,参宿四的自转轴并不面向地球,而是有一个20°左右的夹角。这意味着,即使参宿四爆发了,它也不会对地球造成毁灭性的结果。

(左上方为参宿四)


参考资料:

1、参宿四不是要爆炸了,而是发生超大规模“黑子”覆盖表面达70%——科普中国
2、参宿四已爆炸为超新星了吗?它会摧毁地球吗?——澎湃新闻-2020-02-04

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