当参宿四爆炸时会发生什么？

撰稿人Ethan Siegel,

Mar 22, 2017 @ 10:00 AM

    从一声爆炸开始

    宇宙就在那里，等待着你去发现它。

    由福布斯撰稿人表达的意见都是他们自己的。

    从一声爆炸开始致力于探索我们知道的宇宙以及我们怎样知道它的故事，重点放在物理学、天文学和宇宙告诉我们关于它自己的科学故事上。由博士科学家撰写并由天体物理学家爱善·西格尔编辑创建的，我们的目标是来分享科学发现的喜悦、惊奇和敬畏。

    作者是福布斯的撰稿人。表达的意见是作家的那些。

猎户星座，一道有大分子云复合体并包括它的最亮的恒星。左下角附近是明亮的红超巨星（和超新星候选）参宿四。Rogelio Bernal Andreo

    每一颗恒星总有一天会耗尽它核心的燃料，从而结束它在宇宙中作为核聚变的来源的运行。虽然像我们的太阳一样的恒星将把氢融合成氦，然后------膨胀成一颗红巨星------氦变成碳，那里有其它的更大质量的能取得足够热的温度来进一步把碳聚变成更重的元素的恒星。在这些激烈的条件下，这颗恒星将会膨胀成一颗红巨星，注定约100000多年后最终为一个超新星。而在我们整个夜空中最亮的这个红超巨星呢？这就是参宿四，参宿四在任何时间能变成超新星的。

显著的恒星的颜色级图。最亮的红超巨星参宿四，显示在右上部。European Southern Observatory

    老实说，在它离我们640光年的距离上，从14世纪起在任何时候它会已经去变成超新星而我们仍然不会知道的。参宿四是在可见光中天空中十个最明亮的恒星之一，但对人类的眼睛只有13%的它的能量输出是可探测到的。如果我们能看到整个电磁波谱------包括到红外------从我们的观望参宿四将在宇宙中明亮超过除了我们的太阳外的其它恒星。

显示在红外中的猎户星座的三个主要恒星参宿四、梅丽萨和贝拉特里克斯。在红外光中，参宿四（左下角）是夜空中最亮的恒星。NASA / WISE

    它是第一个从来被分辨的超过一个点源的恒星。在我们太阳900倍的大小上，如果它来取代我们的母星的话，它会吞没水星、金星、地球、火星和甚至小行星带。它是一颗脉冲星，因此它的直径随时间变化。

这幅艺术家的显示超巨星参宿四随由于在欧洲南方天文台的很大望远镜 (VLT) 上的不同的先进技术它被揭露的印象，这些先进技术允许了两个独立的天文学家团队获得超巨星星参宿四的从未有过的最尖锐的观景。他们显示这颗恒星有一个几乎与我们的太阳系一样大的巨大气体羽流和在它表面上有一个巨大的沸腾的泡沫。ESO/L. Calçada

    此外，它正在不断失去质量，随着激烈的核聚变反应开始来驱逐最微弱把持的最外层。直接的射电观测实际上能探测到这个吹掉物质并已经发现了它延伸到相当于海王星的轨道之外。

被驱逐的物质围绕参宿四创造的星云，这在尺度上被显示在内部的红色圆圈中。这种类似于从恒星放射的火焰的结构是因为这个巨兽正在把它的物质剥落进空间形成的。ESO/P. Kervella

    但当我们研究这个夜空时，我们正在研究过去。我们知道有一个约在我们的太阳的12倍至20倍之间的不确定质量的参宿四没有注定永远要活得很长的︰ 也许只有约1000多万年。一颗恒星越庞大，它燃烧过它的燃料越快，参宿四正在如此非常快、非常明亮燃烧的︰约我们的太阳的亮度的十万倍。它目前处于它的生命的最后阶段------作为一颗红巨星------意味着当最内核开始把硅、 硫聚变成铁、镍和钴时，这颗恒星本身只剩下几分钟。

非常巨大的恒星整个一生的解剖，告终在II 型超新星。Nicole Rager Fuller for the NSF

    在这些最后的时刻，这个核会难以置信的热，而铁、镍和钴将能够聚变成任何更重的东西的。这样做能量上是不利的，并且因此在这个最内的区域将没有新的辐射产生出来的。然而引力仍在起作用的，试图靠本身来拉这个恒星的核。没有核聚变来支撑它，这个核没有其它的选择并开始来爆炸。这个收缩导致它热了起来，变得更致密并取得像它从未见过一样的压力。一旦已经过了一个重要的节口，会发生︰在这颗恒星的核心的原子开始一个一下子失控的核聚变反应。

    这就是创造一个II 型超新星的︰一颗超质量的恒星的核心坍塌。在一个简短的、初步的闪光后，参宿四将巨大的照亮几个星期，上升到最大亮度，这本质上将比太阳亮数十亿倍。它将保持在最大亮度几个月，因为放射性钴和气体扩张导致一个光的连续明亮的发射。

在最大亮度，一颗超新星能明亮的像一个星系中剩下的恒星的亮合在一起的一样。这个1994年的图像显示相对于它的宿主星系一个典型的核心坍塌的超新星例子。NASA/ESA, The Hubble Key Project Team and The High-Z Supernova Search Team

    在我们的银河系中超新星已经在过去发生过︰ 在1604年、1572年、1054年和 1006年，除其它外，许多的它们是如此明亮以致它们在白天可见的。但它们中没有一个像参宿四这样近的。

    在只有600多光年远的距离上，参宿四将比任何人类有史以来记录的超新星远近得多。很幸运的是它仍然远到不够对我们摆出威胁的。我们的地球磁场将容易偏转碰巧走到我们路上的任何高能粒子，并且它很遥远到到达我们的高能辐射将是如此低密度以致它将有一个对你比你在早餐吃的香蕉更少的影响。但是哦，它会从未有显亮的。

如果参宿四在不久的将来变成超新星猎户星座会显现的。这个恒星会几乎像满月一样明亮的照耀着。Wikimedia Commons user HeNRyKus / Celestia

    不仅在白天参宿四是可见的，而且它将在天空中与月亮竞争第二个最亮的天体。某些模型"仅"让参宿四亮的像一个厚厚的新月一样，而其他的将看到它是整个满月的竞争对手。它可能的是夜空中最亮的天体会超过一年，直到它最终消失到一个更暗的状态。

显示有环绕它的星云的超大质量的恒星沃尔夫-拉耶特124是几千个可能是我们的下一个超新星的银河系的恒星之一。参宿四仅是已经知道最近的潜在的候选。Hubble Legacy Archive / A. Moffat / Judy Schmidy

    不幸的是，关键问题"什么时候"不是一个我们有的答案，银河系中数千个其它的恒星可能在参宿四去变超新星之前变成超新星的。直到我们开发出一个超级强大的中微子望远镜来测量一个像参宿四一样数百光年远的恒星所产生的中微子的能量谱（并因此，内部正在聚变哪些元素）为止，我们不会知道它是多么接近去变超新星的。它可能已经爆炸了，来自这个大灾变的光已经走在朝向我们的路上...或下一个 10多万年它可能仍然没有什么比它今天看起来的不一样的。

天体物理学家和作者爱善·西格尔是从一声爆炸开始！的创始人和主要作家。查阅他的第一本书，超越银河，并寻找他的第二本迁徙术（Treknology）今年 10 月！

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/ 2017/03/22/what-will-happen-when-betelgeuse-explodes/#3fb02a8f13ac