为什么有些超新星会被炸得“尸骨无存”？它们招惹了什么吗？

四天王有五个是常识，恒星亦如是

大家可能都知道白矮星，中子星和黑洞这三种恒星死亡后留下的“墓碑”。它们分别对应着从小质量到大质量天体的结局，那么事实果真仅仅如此吗？在动漫界有这么一句话：四天王有五位不是常识么？确实，我们人类总希望能从自然界找出一些简单深刻的规律，以一劳永逸地解决所有问题。就像古时的哲学家希望用“五元素说”来解释世间万物一样，谁也不可能想到这个五彩缤纷的人间竟然是由近100种元素组成的。

寿命极长的“未满恒星”和“迷你恒星”

所以用常识判断，星星们果然不可能死得那么单纯，今天我们就来说一说天空的明星们，它们有哪些不为人知的“大结局”。

一般人理解的行星的一生

上面这张图是传统意义上大家理解的恒星生命线，恒星根据质量大小被简单地分为“大质量恒星和“普通恒星”，其实在这里就已经省略了一个细分，那就是不足0.08个太阳质量而“恒星未满”的褐矮星，它们因为个头不够而没法全面“点燃”自己，引发氢核聚变，只有一些氢的同位素发生了一点弱小的聚变，所以温度很低，显现微弱的褐色光芒，几乎没法被看到。它们是介于“巨行星”和“小恒星”之间的尴尬存在。

太阳是一枚G型行星

在恒星中有一条铁律，就是质量越大命越短。这一点很好理解，因为个头越大，引力就越大，引力越大其核心的压力就会越高，压力越高发生核聚变的速度越快。所以那些小于一半太阳质量的恒星往往拥有长得惊人的寿命，目前宇宙的推算年龄大概137亿年，而我们观测到有一些小恒星可能在宇宙诞生之初就已经存在了，却至今还活得好好的，它们被称为“红矮星”。所谓矮星就是个头不大的意思。它们或许被称为“与天地同寿”也不过分。

在宇宙中，蓝色比红色温度高

我们的太阳也是矮星，不过颜色稍微发生了一点变化：黄矮星。这是为什么呢？因为太阳的温度高呀，红矮星的表面温度一般2500℃以上，最高不会超过5000℃，而太阳的表面温度高达5770℃。可见光中红光是能量最弱的，而紫色是能量最强的，所以当一颗恒星温度低时，它就无法发出蓝紫色的光，因而显现出红色；而当温度比较高时，足量的蓝光和红光按一定比例混合，就会呈现出白色的光芒，这也就是我们的太阳所在的分类了。

可见光的能量从右向左增加

由此我们自然可以推理出来，如果一颗恒星的温度极高，那么它发出蓝紫色的光将会占据主流，这样一颗恒星就会显示出特殊的蓝色，那么它存在么？还真存在，那就是传说中的“蓝巨星”。

现在回到我们的太阳，它是一颗非常完美的恒星，不是太大也不是太小，发出的能量和光热比较稳定且寿命也挺长的，红矮星的寿命虽长却非常不稳定，喜欢发射极剧烈的“太阳风”。而那些大恒星就全都是短命鬼，要知道太阳在寿命大概有100亿年，而那些大质量恒星只有几百万到几十万年的寿命，短得不像话。

太阳之死

所有的恒星其实都是两个力平衡的结果：引力和膨胀力。引力让物质向内收缩，而核心聚变产生的光能和热能则将物质向外吹，这样核心就不会因为物质太多压力太大温度太高而失控爆炸。太阳的核心温度只有区区1500万℃，为什么要用区区呢？因为太阳系最高的温度其实就诞生在我们地球上，“沙皇炸弹”的中心点瞬时温度接近3.5亿℃。

太阳的核心温度其实并不算高

因为太阳不是太大，所以它的死亡也不会那么华丽，当太阳中的氢元素耗尽的时候，因为核心的膨胀力不足而会出现收缩。但是一收缩就会出现一个问题，压力和温度反而会越来越高？对，这种“反其道而行之”的现象会把原来一直被核心辐射吹得掉不下来的外层氢点燃，释放出更多的能量和温度，把年迈的太阳再次吹胀起来！这就是我们很多人都知道的“红巨星”，那时的太阳直径会膨胀200倍，相当于一个足球变成了一幢14层高的楼。

理论上所有铁之前的元素都可以参与聚变，但是这些元素编号越往后，“点燃”它们所需要的温度和压力就越高，所以太阳在漫长的岁月里就只以氢作为燃料，氦只是大量累积的“燃烧渣滓”而已。而最终的“红巨星”阶段能让太阳的核心达到1亿度，这就会将氦给点燃，氦的聚变远不像氢那样温和，会释放强烈的氦闪，把原本已经膨胀的外层物质吹飞，最终核心的氦也会变成碳和氧组成的密度极高致密小球，一个指甲盖大小的物质就有一千吨，这就是“白矮星”。

太阳变成白矮星后体积缩小130万倍

重点！你所不知道的超新星爆炸

要说什么天文现象最网红那必须是超新星爆炸，大部分人以为的超新星爆炸很单纯，一句话就可以概括：“大于8倍太阳质量的恒星会发生超新星爆炸，其中小于30倍太阳质量的会变成中子星，而更大的会变成黑洞”。

真的是这样吗？错！不仅仅是恒星的质量，还有一项重要指标也在影响着恒星的命运，是时候给你们介绍一下真正的超新星爆炸了！

上面这张图库有两个坐标，横坐标当然就是以太阳质量为参照的数值了，三个数值分别是10倍，100倍和1000倍。纵坐标就是我们一直都不知道的隐藏参数，其名为“金属度”。什么意思呢，就是恒星中除了氢和氦之外的元素含量，因为元素周期表的大体方向是序数越大金属性越强，所以就这样命名了，虽然其实恒星聚变的大部分产物都不是金属。纵坐标的数值依然是以太阳为对照，向上最大到1000倍，向下最少到完全不含氢氦之外的元素。

现在让我们来解读一下加入了“金属度”后的表有什么特别之外。灰色的是白矮星，可以看到只要低于8倍太阳质量并不会受到金属度的影响，一定会变成白矮星。但是就过了8倍就是一个完全不同的世界了，现在你们可能有一些问题。

1、为什么有那么多种颜色？因为人们根据超新星爆发种类和剧烈程度不同，对它们分了类。2、为什么还有黑色？因为……有一些恒星不会经历超新星爆发，而是直接坍缩成了黑洞。3、为什么粉色后面写了个“炸散”？正如字面上的意思，它会发生超新星爆发，而且威力极大直接炸到没有留下天体。4、那两根红线是什么？有一些恒星在末年会被特别强烈的超星风把氢的外层吹飞，成为一种相当极端的天体：沃尔夫-拉叶星。

好现在让我来一个一个详细解说。以上四个问题为此我们需要把这个图配合另一个表来看，就是下面这张。

1、为什么超新星爆发有那么多分类？其重要的原因就是爆发的能量等级不同，而能量等级是由恒星的金属度决定的，金属度比较高的恒星温度会非常高，这就导致它们在爆发的时候也会更加猛烈。比如两个“金属度非常高”的选项，25-40倍和大于40倍的，按照我们之前的理解这个质量大小一定会化为黑洞，但是它们并没有。极高的温度和极猛烈的爆炸把绝大多数物质都吹飞到的宇宙中，而且远到不会落回来，所以它们的结局是中子星。

中子星和异形中子星（夸克星）

2、、为什么有直接坍缩的黑洞？这是天文学家观察发现的，在距我们2200万光年有一颗名为N6946-BH1的恒星，在2019年的时候它的光开始减弱，但是到了2015年的时候，它就突然从望远镜里消失了，没有任何超新星爆发的迹象。这也是人类头一次意识到，从恒星到黑洞的路上，超新星并不是一个必选项。从表上我们可以看到这样的恒星金属度很低，也就是说它在收缩的时候本应该爆炸的，但是因为氢的聚变没法在收缩到成为黑洞之前就把恒星炸开，所以它就无声无息地坍缩成一枚黑洞了。

窗外消失的恒星

3、为什么会存在炸散？因为这些超新星已经不是传统认识中的超新星了，一般的超新星爆发前的恒星是一层一层进行着聚变的，越向核心而去其温度越高，参与聚变元素的序数就越大，这被称为“洋葱结构”，而这种超新星爆发被称为“铁核崩溃”型超新星爆发。 但是当恒星的质量介于140-250个太阳质量且金属度较低的时候，其内部就会出现一种名为“不稳定对”的现象，简单来说就是还没等内部开始更高序数的元素聚变，就先炸了。

核心坍塌结构

前面说到所有的恒星都是由引力和膨胀力平衡维持的，所谓的膨胀力其实就是光压，也就是光子对物质冲击产生的压力，温度越高其核心产生的光子能量就越大。而当温度高到一定程度的时候，这些光子就会发生一种奇异的反应：能量产生物质。

我们知道质能方程E=mc揭示了以质量换能量的原理，原子弹就是这个原理应用的典型。但是你们不知道的是，其实能量也是可以变质量的，也就是当光子的能量高到一定水平时，两枚光子相撞会产生一枚正电子（反物质）和一枚电子。这样一来恒星内核就会出现一个问题，光压下降。而光压下降自然引发膨胀力下降，物质在引力的作用下落向核心，这样核心的压力和温度会继续上升，而更高的温度又会放出更大的光子，更大的光子又更容易撞在一起…………

这就是一个相互刺激的正反馈，正反馈就只有一个结果：失控。所以当达到这样一个临界点之后，只要一瞬间，这枚恒星就会在内部引爆炸出全宇宙最灿烂的烟火，放出的光热是一般超新星的10倍以上。而因为在爆炸的时候内部尚未形成重元素的核，所以什么也不会留下。

4、为什么恒星的外层氢会被吹飞？因为有一些按部就班的大恒星按“洋葱结构”进行聚变到了后期里，氢已经所剩无几了，主要的聚变材料变成了碳、氦和氧。而些“燃料”非常暴躁，释放的能量和温度极高，强烈的向外辐射被称为“超星风”，这样的风轻松就把氢的外层吹飞了，露出的里面的星核，说它是一枚裸奔的将死之星是比较恰当的，这就是沃尔夫-拉叶星。

沃尔夫-拉叶星的周围都是抛射出的物质

没想到吧，恒星之死竟然如此复杂，现在回头再看看当初认识的“三大结局”，是不是有一种被蒙蔽的感觉？

这就是全部了吗？不，远不止如此。

我们人类对于宇宙的认识每一天都在增长着，这些可能不过是广袤天空上极端天体知识的皮毛，或许今天这篇文章里的知识，在明天就会被一个全新的天文观测所推翻。但是没关系，永远有东西可以探索正是天文学的魅力之一，仰望星空是一种特殊的幸福。