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Ⅱ型超新星(又称核塌缩超新星)是大质量恒星由内部塌缩引发剧烈爆炸的结果,在分类上是激变变星的一个分支。能造成内部塌缩的恒星,质量至少是太阳质量的9倍。

大质量恒星由核聚变产生能量,与太阳不同的是,这些恒星的质量能够合成原子量比氢和氦更重的元素,恒星的演化供应和储存质量更大的核聚变燃料,直到铁元素被制造出来。但是铁的核聚变不能产生能量来支撑恒星,所以核心的质量改由电子简并压力来支撑。这种压力来自属于费米子的电子,在恒星被压缩时不能在原子核内拥有相同的能量状态。(参考泡利不相容原理[1]

当铁核的质量大于1.44倍太阳质量(钱德拉塞卡极限),接着就会发生内爆。快速的收缩使核心被加热,导致快速的核反应形成大量的中子和中微子。塌缩被中子的短距力阻止,造成内爆转而向外。向外传递的震波有足够的能量将环绕在周围的物质推挤掉,形成超新星的爆炸。

Ⅱ型超新星的爆炸有几种不同的类型,可以依据爆炸后的光度曲线-光度对爆炸后的时间变化图-来分类。Ⅱ-L超新星显示出稳定的线性光度下降;而Ⅱ-P超新星在一段正常的光度下降之后,呈现出平缓的下降,才会再持续正常的下降曲线。通常这些塌缩超新星的光谱中也会出现氢的光谱,虽然Ib和Ic超新星也是将氢和氦(Ic超新星)的壳层抛出的核心塌缩大质量恒星,但它们的光谱看起来却缺乏这些元素。

形成

质量比太阳大的恒星演化过程远比太阳复杂。在太阳的核心,经由融合成为,释放出的热能加热太阳的核心和提供压力来支撑太阳的壳层阻止核心的塌缩(参考流体静力平衡[2])。在核心制造和堆积的氦,因为温度不够高不足以造成进一步的核聚变。最后,当核心的氢枯竭时,融合开始减缓,同时重力造成核心开始收缩。由收缩提高的温度足够造成短期间的氦融合,这在恒星的生命期中通常短于10%。质量低于8倍太阳质量的恒星,由氦融合产生的不能做为燃料,恒星将会逐渐冷却成为白矮星。白矮星如果有邻近的伴星,则可能成为Ia超新星。

质量更大的恒星,无论如何只要质量足够,就能在氦燃烧阶段结束后创造更高的温度和压力,让核心的碳成为燃料开始进一步的核聚变。当更重的元素在这些大质量恒星的核心形成时,这些元素像洋葱一样一层层的堆积着,最外层的是氢元素,包围着的内层是由氢融合成的氦,氦又包围着更内层由3氦过程转换成的碳,越往内层是越重的元素。这些大质量恒星的演化不断进行重复的步骤:先是在核心的燃烧停止,然后开始收缩使温度和压力升高,直到能进行下一阶段的核聚变,再点燃阻止核心的收缩。

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参考文献

  1. 什么是泡利不相容原理? ,360个人图书馆,2018-7-31
  2. 流体静力平衡的应用,科学空间,2013-04-14