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超新星爆发

参宿四是猎户座的红色超级巨星,也是冬夜空中最亮的恒星之一。参宿四的质量是太阳的12倍左右。它比太阳重,所以一方面,它有更多的燃料,比太阳更明亮;另一方面,由于燃料消耗太快,它的寿命也更短。太阳的寿命约为100亿年,现在即将超过一半。参宿四的寿命约为1000万年。观察表明,它很可能已经走到了生命的尽头。

像参宿四这样的大质量恒星燃料耗尽后,维持其核心发光的核反应就会停止。如果辐射不够强,就会造成地心崩塌,形成一个密集的中子星。在这个时候,外部气体的崩塌下落所产生的冲击波会摧毁整个恒星,成为一颗非常耀眼的超新星。当恒星爆发时,它所产生的绝对亮度将超过我们星系内其他恒星产生的总亮度。

要是参宿四真的爆发了,一般人会看到什么景象?这会非常壮观,足够让你大饱眼福。在那一年,它比1054星亮得多(与之相比,参宿四距离700光年),蟹状星云距我们6500光年远),不只是在白天就能看见,即使在夜晚,也会比满月更明亮一些(满月平均视星等为-12.74,这次超新星爆发的视星等可以达到-12.4)

但是,你们不必过于担心,即使是一颗恒星爆发的参宿四,也不会伤害地球。据天文学家估计,参宿四的爆炸并不会破坏地球大气,因为它的质量不足以产生像伽玛射线暴这样的高强度辐射。参宿四距地球700光年,虽然在宇宙范围内离我们很近,但是对于地球来说也是非常遥远的,因此还不足以造成任何破坏。

此外,从天文学研究的角度来看,参宿四非常接近地球,这将给天文学家提供极好的科研机会,就像当年的1987A超新星那样。一颗距地球约160,000光年的恒星在大麦哲伦星云中爆发了超新星爆发,科学家们后来把它命名为1987A,这也是自望远镜发明以来,距地球最近的超新星爆发(该超新星的最大视亮度可达3)

这次超新星爆发不仅产生了我们所熟知的电磁波(包括可见光,x射线,等等),同时也产生了大量高能量中微子。那时,世界上共有三个中微子探测器监测了这次超新星爆发,即日本的超级神冈探测器、前苏联的巴克三中微子观测所和美国的IrvineMichiganBrookhaven中微子探测器。这个中微子爆发过程只持续了13秒,但3小时后,从1987A超新星发出的可见光才抵达地球,并且是由地面上的天文望远镜观测到的。

对中微子的探测帮助天文学家们验证了超新星坍缩模型,这也是人类首次发现太阳以外的中微子信号。中微子的这一直接探测,又开创了中微子天文学这一新的学科分支,更是开启了多信使天文学探索的大幕。而日本和美国中微子探测器也因此获得了2002年诺贝尔物理奖。

2015914日,美国的激光干涉重力波探测设备终于在两个黑洞合并的引力波中被直接探测,等待数百年的引力波时代正式开启。2017817日,LIGOVIRGO发现了中子星合并事件,这种并合现象不仅产生重力波,而且产生的电磁信号也非常强,因此吸引了数百家科学研究机构的科学家,使用70多个地球和太空望远镜进行全波段观测。

通过这些研究,我们不仅能直接观测到先前所预测的新现象,比如千禧新星,也证实了一些尚未解决的理论。虽然中微子探测器也做过观察,但遗憾的是没有检测到任何信号。这次观察,由多种不同的探测设备组合而成,令科学家们十分激动的是,首次了解到了双中子星在合并前至合并后演化的完整过程,多信使的强大力量得以显现,由此引发了多信使天文学探测的热潮。

许多产生重力波的物理机制中,不仅有黑洞合并或双中子星合并,还包括超新星爆发。但是,从理论上看,超新星爆发产生的引力波相对较弱,这一现象至今仍未被观察到。参宿四距地球700光年,无论是研究引力波的物理学家,还是研究超新星的天文学家,抑或对中微子研究的高能量物理学家而言,它的爆发都是一次难得的机遇,可使用多种信使的观察方法对这颗恒星的死亡过程进行全面的观察。

随后,天文学家们将继续跟踪这个不寻常的恒星。当参宿四爆炸时,猎户座的那颗宝石在数年后就会消失,取而代之的是一片美丽的星云,给天空增添了一幅崭新的壮观景象。也许这就是猎人捕猎结束扛在肩膀上的猎物,并持续了数百万年。不管怎样,让我们期待有生之年,能亲眼见证这一宇宙壮丽的烟火绽放。

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