第7部分(3 / 4)

小說:黑洞 作者:蒂帆

緊貼著那個呆滯鐵核的內層燃燒。

中子化

雖然鐵核的溫度在10億度以上,卻沒有能量從中流出。它太“冷”了,不足以使超巨星維持引力平衡,鐵核就會被壓得更緊密,其中的電子成為簡併。當簡併電子的巨大壓力能暫時地支援外層的重量時,恆星活動會出現一個間歇。

但是我們記得,簡併電子不能支撐超過1.4/的質量,超過錢德拉塞卡極限就不可能有引力與電子壓力的平衡。新的鐵會繼續不斷地在緊靠超巨星核的層裡產生,由於重量大,這些鐵會下沉並進入核心。當核心裡鐵和簡併電子的質量一超過錢德拉塞卡極限,那個致命的時刻就來到了。

所有質量大於10M(包括核和外層)的恆星都能產生出一個質量在1.4M以上的核,這時的密度達到10記克/立方厘米。電子已簡併的核突然塌陷,劇烈收縮,在十分之一秒內,溫度猛升到50億度。湧出的光子帶有如此大的能量,以至於將鐵原子核炸開,蛻變成氨原子核。這個過程叫作光致蛻變。

與增大原子核尺度並釋放能量的核聚變反應不同,光致蛻變使原子核破烈並吸收能量。恆星核心的平衡發生了前所未有的急劇變化,越來越不能抵擋無情的重壓,溫度持續上升,直到氦核本身也蛻變成其基本成分:質子、中於和電子。在這樣的高溫下,電子的速度接近光速,因此,雖然處在簡併態,電子變得更不能阻擋壓縮力,在0.l秒裡它們被擠壓到與質子結合在一起。二者的電荷相中和,變成為中子,同時迸發出巨大的中微子流

中微子(即微小的中性粒子)是泡利於1931年預言而在1956年才被後人實際探測到的一種基本粒子。通常情況下,中微於幾乎不與其他物質發生相互作用,因而能夠飛行很大的距離而不被阻擋或改變路徑。但在大質量恆星的內向爆炸的核心,中子化所釋放的中微子洪流具有巨大的能量,使得恆星外殼也受到震動,並吸收相當大一部分中微子,其餘的中微子則以光速逃離恆星,並毫無阻擋地超過星際空間。

中子和質子一樣,也是原子核的一種成分(即是一種核子)。它在1932年才被發現,因為它單獨存在時很不穩定。一旦它從原子核裡分離出來,就只有很短的壽命,在大約10分鐘後自動蛻變,失去其電中性,產生出一個質子、一個電子和一個反中微子(反中微子是中微子的反粒子,自由中子的蛻變是坍縮恆星核心發生的質子俘獲電子反應的逆反應)。

現在,最重要的時刻來到了:中子的自旋是半整數,是一種費米子,像電子一樣服從泡利不相容原理。但是,中子的“佔據體積”要小得多,兩個中子之間的間隔可以小到10-”厘米,也就是說,中子可以互相碰到。於是,中子化就伴隨有一場物質的內向爆炸和密度朝著簡併態的巨大增長。恆星開始坍縮的0.25秒後,密度達到10’‘克/厘米3(相當於在一隻縫紉頂針裡有1億噸質量)。這正是原子核的密度,就像是通常物質中的電子都被移去,而原子核互相挨在一起。在恆星核裡再沒有任何“真空”留下,恆星核就成了一種主要由中子組成的巨大原子核,這種遠比白矮星緊密的新的物質簡併態,就叫做中子星。

爆發

物質一旦達到核密度,就不可能再作任何進一步的壓縮。恆星的非中子化外層以大約4萬公里/秒的速度落到其中子化核心的表面,在那裡撞上了一堵無比堅硬的牆。外層物質被突然擋住,並反彈回來,形成衝擊波(衝擊波是一種不連續釋在介質中的傳播,這個鋒導致介質的壓強、溫度、密度等物理性質的跳躍式改變。在自然界,所有的爆發情況都伴有衝擊波,衝擊波總是在物質膨脹速度變得大於局域聲速時發生。一架飛機的速度超過330米/秒,“聲屏障”就被打破,同時伴隨有一個在大氣層傳播的衝擊波,併產生一個聲“爆炸”)。

在引力坍縮中,隨著外層物質的彈回,衝擊波由中心向外傳播,並在幾天後到達恆星表面。它帶有極其巨大的能量,毫不含糊地把恆星整個外區轟得粉碎,並沿徑向向外吹得四散。我們的25M的“模型星”將噴射掉24M的質量,只剩下一個l/①的中於星。這個現象就稱為超新星。

超新星爆發的這種激烈程度的確令人難以置信。它在幾天內所傾瀉的能量就像恆星在主序期的幾億年裡所輻射的那樣多。它的光度增大數十億倍,因此在幾天裡這顆“新”星看上去就像一整個星系那樣明亮。

相比之下,伴隨著恆星收縮為白矮星而發生的行星狀星雲現象就顯得是一種很平靜的死亡,是一種次級

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