【原】晚上不用開燈，參宿四爆炸后亮度將超過滿月，或將維持半年的時間

大家好，我是科學羊，今天我帶大家一起看一個“課外話題”，關于天文宇宙方面的知識。

據說，最近科學家們發現名為“參宿四”的這顆恒星，正處于即將爆炸的狀態。

根據理論推算上，參宿四爆炸后的亮度將超過滿月，并可能持續半年的時間，那一刻，在其光芒照耀下，我們地球上的人晚上基本上都可以不用開燈了。

這聽起來像是科幻小說中的情節，或如同做夢一般有趣！但實際上，科學家的觀測數據和理論推算都支持這一有趣的結論。

好，下面我們一起來詳細了解這一宇宙奇觀。

01

首先我們先看看什么是參宿四。

左粉紅色指示參宿四在獵戶座的位置。

參宿四是一顆非常特殊的恒星。它位于我們夜空中著名的獵戶座星座里，是獵戶座中最亮的星之一。

它是一顆紅巨星，這意味著它是一顆老年星，已經結束了主序星階段的生命周期。

什么是紅巨星呢？

紅巨星是一種在其恒星生命周期晚期的恒星，它們的特點是體積巨大、表面溫度較低（因而呈紅色）、亮度很高。

紅巨星的形成過程如下：

1?? 氫燃燒盡頭：當一顆恒星像我們的太陽這樣的主序星消耗完其核心的氫燃料時，它將開始進入下一個階段。

在主序星階段，恒星通過核聚變將氫元素轉化為氦元素，這個過程釋放出大量的能量，支持恒星的光和熱。

2?? 核心收縮與外殼膨脹：當氫元素耗盡后，恒星的核心開始收縮，而核心外的物質則開始擴展。

這是因為核心收縮產生了更高的溫度和壓力，足以在恒星的外層開始新的核聚變反應，這次是將氦元素轉化為更重的元素，如碳和氧。

3?? 外層膨脹成紅巨星：隨著外層氣體的膨脹，恒星的半徑大大增加，其表面溫度則降低，導致其呈現出紅色。

膨脹過程

這個階段的恒星我們稱之為紅巨星。

紅巨星階段是恒星生命周期中的一個短暫階段，還會經歷很多變化，如拋出外層成為行星狀星云，核心則可能塌縮成為白矮星。這些變化具體取決于恒星的初始質量。

再回到參宿四。

它的直徑約為太陽的44倍，亮度約為太陽的400倍。由于其紅色的光澤和明亮的外觀，它在古代常被用作天文和航海的參考點。

另外，參宿四距離我們大約640光年，這聽起來很遠，但在宇宙的尺度上，這其實并不算太遠。

你可以想象一下，光從參宿四到達地球需要640年！

參宿四是一顆“紅超巨星”，這意味著它的體積非常大，遠比我們的太陽大。

紅巨星和太陽的比較

如果我們把參宿四放在太陽的位置上，它會大到把水星、金星、地球、火星和小行星帶都吞進去。

不過，盡管參宿四的體積如此巨大，它的質量卻只有太陽的16.5到19倍。這意味著它的密度很低，像一個巨大的虛弱的大小伙子。

參宿四是一顆即將走向處于“生命尾端”的紅超巨星。這是因為核聚變反應釋放能量，所以恒星就像巨大的燃燒爐。

太陽通過原子核的核聚變產生能量，把氫原子聚變成氦原子，每秒鐘6.2億噸氫的核聚變。

我們的太陽目前主要是通過氫的核聚變產生能量，但參宿四的氫已經基本用完了，現在它主要在燃燒更重的元素，比如氦和碳。

在“紅超巨星”的核心反應區，氫元素早已消耗殆盡，現在進行核聚變反應的是比氫元素更重的元素。由于元素越重，其發生核聚變的條件就越高，因此“紅超巨星”核心的核聚變反應是一個循序漸進的過程。

例如，氦元素會聚變成碳元素，但氦元素聚變時的條件不足以啟動碳的核聚變，因此碳會不斷堆積。當氦消耗完畢后，恒星內部失壓，導致其核心溫度和壓力不斷升高，當達到一定程度時，碳的核聚變會被啟動。

隨著恒星內部的一輪又一輪的核聚變反應，越來越重的元素被生成。

然而，這個過程是有“終點”的。當核聚變進行到鐵元素時，由于鐵的核聚變不會釋放能量，反而會吸收能量，恒星內部就會徹底失壓。

這種情況一旦出現，就會導致恒星發生災難性的坍塌，最終發生極為猛烈的爆炸，即“超新星爆發”。

02 

參宿四何時爆炸？

科學家普遍認為，參宿四注定會發生爆炸，但問題是它還要多久才會爆炸呢？

作為恒星“核燃料”的元素越重，其消耗速度就越快，而且這種速度是指數級增加的。

根據恒星演化，這類恒星，其氫元素可以支持其“燃燒”約一千萬年，氦元素支持約一百萬年，碳元素則迅速降低至僅僅一千年左右。而比碳更重的元素加起來也不過14天左右。

因此，只要知道參宿四目前的“核燃料”是哪種元素，就可以大致估算出它的爆炸時間。

恒星的體積并不會一成不變，因為核聚變的速率對溫度高度敏感。當核心溫度降低，反應速率也會隨之降低，恒星會發生收縮。收縮使核心溫度升高，核聚變速率又提升，恒星再次膨脹。

這樣，恒星的體積會一直處于“一會兒收縮，一會兒膨脹”的狀態，這被稱為恒星的“脈動”。

對于太陽來說，“脈動”比較輕微，我們姑且忽略。

但像參宿四這樣的“紅超巨星”，其“脈動”要明顯得多，即使隔著640光年的距離，我們都可以觀測到。通過觀測和分析參宿四的“脈動周期”，科學家推測它目前的“核燃料”是碳元素。

而且參宿四的“超新星爆發”將持續約半年的時間，考慮到參宿四位于天赤道附近，地球上絕大部分區域的夜空都將被它照亮。

640光年是一個非常遙遠的距離，即使是“超新星爆發”，也不足以對地球形成任何威脅。

因此，我們完全不必對參宿四的爆炸感到擔心。或許在未來的某一天，我們將有機會親眼目睹這一壯觀的宇宙現象。

結語

參宿四，這顆神秘而龐大的“紅超巨星”，在經歷了漫長的“生命”后，正走向它的終極命運。

無論是科學家的嚴謹推測，還是公眾的好奇心，這顆星星都無疑成為了人類探索宇宙的一大焦點。

讓我們拭目以待，期待參宿四在未來為我們帶來一場壯麗的宇宙煙火表演。

好，今天就先這樣啦～

科學羊??  2024/06/08

祝幸福~

參考文獻

[1].https://mp.weixin.qq.com/s/y_CjpGv_cAA2BXNxh8V-vA 

[2].https://zh./wiki/%E5%8F%83%E5%AE%BF%E5%9B%9B

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