夜空中最亮的恒星——天狼星,发生爆炸会怎样,对人类有多大影响?

天狼星是夜空中最亮的天体,是指恒星。其实我们夜空中能看到的星星,天狼星并不算最亮,因为有几颗行星更亮。恒星是自身能够发热发光的天体,是比行星质量大许多万倍的天体,比如太阳就是太阳系唯一的恒星,质量比地球大33万倍。

天狼星实在很特别,它是夜空中最亮的恒星,而且是距离我们很近的一个恒星系统。

  • 先说说恒星与行星的区别

说天狼星是夜空中最亮的天体,是指恒星。其实我们夜空中能看到的星星,天狼星并不算最亮,因为有几颗行星更亮。恒星是自身能够发热发光的天体,是比行星质量大许多万倍的天体,比如太阳就是太阳系唯一的恒星,质量比地球大33万倍。

因此,行星都是恒星的附属天体,而且本身不发光,只是反射太阳光,但由于距离很近,所以看起来就更亮些。比如在夜晚,我们看不见遥远能够自发光的灯光,却能够看见附近不发光的房屋等物体,就是这个道理。

我们肉眼能够看到比天狼星更亮的行星,只有金星、木星、火星、水星等4颗,月亮不算行星,但是距离地球最近的行星类卫星,是夜空中最亮的天体。

一般来说,恒星距离都很远,与我们距离都以光年计算。

1光年就是光走一年的距离,约为9.46万亿公里。距离我们最近的恒星是半人马座α星,有4.3光年,这是一个三合星系统。在距离太阳最近的10个恒星系统中,天狼星排在第5位(按恒星系统为单位,双星三星系统只算一个位次)。

距离我们最近的10个恒星系统,绝大多数都是红矮星,也就是比太阳质量小很多的恒星,只有半人马座α星系统中有两颗与太阳相当,而天狼星在10个恒星系统中质量是最大的,因此才会最亮。

  • 恒星演化有4个结局,超新星大爆炸会产生两个

恒星演化末期一般有4个结局:1、比太阳小很多的红矮星寿命特长,会慢慢烧完燃料后熄灭,成为一颗黑矮星;2、和太阳差不多或比太阳质量大8倍以下的恒星,演化末期会发生红巨星膨胀,外围气体会渐渐扩散在太空,中心会留下一颗白矮星;3、比太阳质量大8倍以上的恒星,演化末期会发生超新星大爆炸,硝烟散尽后核心会留下一个致密的中子星;4、太阳质量30倍以上的恒星,发生超新星大爆炸后会直接留下一颗黑洞。

在太阳周围这10个恒星系统,没有达到太阳8倍以上的恒星,天狼星也不例外。但为啥天狼星会发生爆炸呢?这是因为超新星大爆发除了恒星本身质量决定,还有几种其他的情况,其中最常见的就是la型超新星爆发。

这种爆发就是由于白矮星的质量超过上限,就会发生大坍缩,由此引起热核失控而爆发。天狼星虽然质量不大,但其中的B星是一颗白矮星,这个就是危险之源。

  • 什么是la超新星

白矮星本来是恒星的尸骸,已经死翘翘,其核心的核聚变已经停止,没有了能量来源,只会慢慢降温,经过漫长时间的冷却,最终熄灭成为一颗黑矮星。

但有些白矮星并不甘心自己就这样默默死去,一有机会就会重新爆发,弄出点动静来,刷存在感。这种存在感就是la超新星爆发,我把它称为“诈尸”。

这是因为白矮星还不是一个稳定的尸骸,它的存在是遵循泡利不相容原理,依靠电子简并压勉强支撑着自身重力。泡利不相容原理是一个物理规律,就是在费米子粒子里(包括电子、中子、质子等),都有相互排斥的性质,这些粒子只要靠近到一定程度,不相容规律就发生了。

白矮星由于质量大体积小,像天狼星B这样的白矮星,质量达到太阳的1倍多,体积只有地球这般大小,因此物质密度极高,每立方米厘米达到了数吨,这种物质已经不是我们通常认识的物质了。

白矮星巨大的引力向心压力将原子都压扁了,原子的核外电子都离开了其本来的轨道成为自由电子,挤压到了更靠近原子核的层次,电子形成挤压在一起的趋势,于是依靠电子之间强大的斥力(压力),又叫电子简并压,抵御着巨大的引力压力,让原子核还保持完整,漂浮在自由电子的海洋中,这样就保持了白矮星星体的形态。

但电子简并压是有限度的,这个限度就叫钱德拉塞卡极限。就是当白矮星质量达到太阳的1.44倍时,电子简并压就再也支撑不住引力压了,整个星球形态就会发生崩溃,巨大的向心压力会导致核心温度急剧升高,由此激发了碳核聚变。

核聚变在几秒钟内爆发,导致白矮星内部发生热失控反应,巨大能量瞬间释放,将白矮星炸得粉碎,就成为一颗la超新星。因为所有la超新星爆发的能量都是一样的,因此成为天文观测中的标准烛光,为天体观测和距离计算提供了重要依据。

  • 天狼星为啥会发生超新星爆发呢?

主要是天狼星B惹得祸。前面说了,白矮星只要达到1.44倍太阳质量,就会发生la超新星爆发。现在的天狼星B质量只有太阳约1.1倍,这样一直维持下去,就不会爆发而慢慢死亡。问题是它距离自己的伙伴天狼星A,只有30亿公里。

白矮星超强的引力,会吞噬周边一切星际物质。当然天狼星A距离还有这么远,理论上是不会被天狼星B吸积的,但问题是天狼星死亡时会变成一颗红巨星,而且会抛掉自身绝大部分质量。

当天狼星A变成红巨星时,半径会扩大到原先的200~300倍。天狼星A现在半径是太阳约1.7倍,太阳现在半径约69.6万公里,天狼星半径就有119万公里,变成红巨星后半径就有约1.4亿公里~2亿公里。

看起来两颗星的距离还有很大,天狼星B似乎还是占不到天狼星A的便宜。但我们别忘了,红巨星会越膨胀越大,外围物质会飘散到太空中,最后天狼星A只会留下核心一个白矮星尸骸,这个尸骸只会有约0.6个太阳质量大小,其余1.4个太阳质量的物质都流向了太空。

这时,天狼星B的机会就来了,飘到它附近的物质就无可幸免地被强大引力拉扯到身上,不断增加自身质量。现在的天狼星B约1.1倍太阳质量,只要再增加0.3个多点太阳质量就到了钱德拉塞卡极限,天狼星B会吸收到这么多的质量吗?

可能会,也可能不会。这就是天狼星未来可能爆发的原因,当然,天狼星的寿命还有15亿年,因此这个爆发在15亿年后才会发生。

  • 天狼星la超新星爆发的能量和地球感受

la超新星爆发有多大能量?一般认为,在白矮星超过钱德拉塞卡极限那一刹那,绝大部分的碳和氧在数秒钟内会聚变成重元素,内部温度瞬间上升到数十亿度,热核反应的能量大于10^44J(焦耳)。

太阳核聚变的能量是3.78*10^26J,也就是说la超新星瞬间爆发的能量将达到太阳的26.5亿亿倍,就是有26.5亿亿个太阳在照耀着我们。这个巨大能量会瞬间将白矮星炸得粉碎,并将每个微粒以激波方式向外抛射,速度可达每秒5000~20000公里,最高速度是光速的近7%!

爆炸时的绝对星等可达-19.3等,是太阳亮度的45亿倍。

如果这种爆发发生在太阳位置,地球就会被气化得无影无踪了。但这毕竟发生在距离我们8.6光年的地方,发生爆炸8.6年后,光波才会传到地球,如果那时候地球上还有人类,人们就可以看到一颗耀眼的星星。

而其冲击激波如果一直保持爆炸时的速度,到达太阳系需要122~505年。

视星等与绝对星等换算公式为:m=M-5log(d0/d),式中的m表示目视星等,M表示绝对星等,d0为10秒差距(约32.6光年),d为天体实际距离(单位光年)。

因此,根据公式计算,在地球上看天狼星这颗超新星,视星等可达-22.2等。太阳视星等为-26.7等,满月视星等为-12.7等。视星等是数据越小越亮,负得越多越亮,每一个等级亮度相差2.512倍。因此,地球人们看到的天狼星la超新星是一颗比月亮要亮1288倍,比太阳亮度小63倍的亮星。

它就像一颗小太阳一样,白天黑夜都会挂在天上(在合适的视角下),夜晚就相当阴天的白天,看书再也不需要灯光照明。但这颗看起来有点刺眼的小太阳,并不会伤害地球生态。真正的伤害是在122~500年后,超新星大爆发的高能粒子来到太阳系。

  • 距离8.6光年la超新星爆发对地球生态的影响

太阳的高能粒子以太阳风的形式每天都在侵袭地球,但由于地球磁场的抵御,绝大部分都顺着磁力线流向了远方,只有在两极磁场薄弱处,有那么一点趁虚而入,因此可以看到大气与太阳风博弈发出的绚丽亮光,这就是极光。

太阳风的能量并不太大,速度每秒最高只有800公里,这些太阳带电粒子会在太阳系外围形成一个日鞘层,抵御星际射线的入侵。但超新星爆发的能量风,也就是粒子激波的速度达到最高20000公里速度每秒,太阳日鞘显然是无法抵御住的。

这样势必冲击地球磁场,地球磁场在这种冲击下就显得非常微弱了,很难抵御住,因此这些能量粒子必然侵袭到地球表面。那时候如果还有人类,将看到漫天的流光溢彩,那是大气层与带电粒子拼死博弈。

最终,这些粒子很可能摧毁大气臭氧层,没有被大气阻挡住的高能粒子密集袭击地球生物,击穿生物的DNA分子键,地球生态很难幸免。

幸运的是,天狼星这种la超新星爆发,即便真的会发生也是在15亿年以后,那时人类还存不存在都很难说。如果人类真能撑这么久,经过10多亿年进化发展,早就移民到太阳系以外,成为多星球物种了,规避和应对这种天灾早就是小菜一碟了。

所以,我们完全不必担心未来子孙后代怎么应对天狼星灾变的问题。

其实,有可能被人类看到的超新星爆发,是现在已经观测到的几颗红巨星,如海山二、参宿四等。这几颗红巨星的爆发很可能会在较短的时期内发生,甚至有可能已经爆发了,只是光还没有传到我们这里。

这几颗红巨星爆发的能量比天狼星la超新星大多了,但这些恒星与我们的距离都有数百甚至数千光年,只要不发生伽马射线暴扫中地球,对地球生态就不会有大的影响。

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