晚上不用开灯，参宿四爆炸后亮度将超过满月，或将维持半年的时间

大家好，我是科学羊，今天我带大家一起看一个“课外话题”，关于天文宇宙方面的知识。

据说，最近科学家们发现名为“参宿四”的这颗恒星，正处于即将爆炸的状态。

根据理论推算上，参宿四爆炸后的亮度将超过满月，并可能持续半年的时间，那一刻，在其光芒照耀下，我们地球上的人晚上基本上都可以不用开灯了。

这听起来像是科幻小说中的情节，或如同做梦一般有趣！但实际上，科学家的观测数据和理论推算都支持这一有趣的结论。

好，下面我们一起来详细了解这一宇宙奇观。

01

首先我们先看看什么是参宿四。

左粉红色指示参宿四在猎户座的位置。

参宿四是一颗非常特殊的恒星。它位于我们夜空中著名的猎户座星座里，是猎户座中最亮的星之一。

它是一颗红巨星，这意味着它是一颗老年星，已经结束了主序星阶段的生命周期。

什么是红巨星呢？

红巨星是一种在其恒星生命周期晚期的恒星，它们的特点是体积巨大、表面温度较低（因而呈红色）、亮度很高。

红巨星的形成过程如下：

1️⃣ 氢燃烧尽头：当一颗恒星像我们的太阳这样的主序星消耗完其核心的氢燃料时，它将开始进入下一个阶段。

在主序星阶段，恒星通过核聚变将氢元素转化为氦元素，这个过程释放出大量的能量，支持恒星的光和热。

2️⃣ 核心收缩与外壳膨胀：当氢元素耗尽后，恒星的核心开始收缩，而核心外的物质则开始扩展。

这是因为核心收缩产生了更高的温度和压力，足以在恒星的外层开始新的核聚变反应，这次是将氦元素转化为更重的元素，如碳和氧。

3️⃣ 外层膨胀成红巨星：随着外层气体的膨胀，恒星的半径大大增加，其表面温度则降低，导致其呈现出红色。

膨胀过程

这个阶段的恒星我们称之为红巨星。

红巨星阶段是恒星生命周期中的一个短暂阶段，还会经历很多变化，如抛出外层成为行星状星云，核心则可能塌缩成为白矮星。这些变化具体取决于恒星的初始质量。

再回到参宿四。

它的直径约为太阳的44倍，亮度约为太阳的400倍。由于其红色的光泽和明亮的外观，它在古代常被用作天文和航海的参考点。

另外，参宿四距离我们大约640光年，这听起来很远，但在宇宙的尺度上，这其实并不算太远。

你可以想象一下，光从参宿四到达地球需要640年！

参宿四是一颗“红超巨星”，这意味着它的体积非常大，远比我们的太阳大。

红巨星和太阳的比较

如果我们把参宿四放在太阳的位置上，它会大到把水星、金星、地球、火星和小行星带都吞进去。

不过，尽管参宿四的体积如此巨大，它的质量却只有太阳的16.5到19倍。这意味着它的密度很低，像一个巨大的虚弱的大小伙子。

参宿四是一颗即将走向处于“生命尾端”的红超巨星。这是因为核聚变反应释放能量，所以恒星就像巨大的燃烧炉。

太阳通过原子核的核聚变产生能量，把氢原子聚变成氦原子，每秒钟6.2亿吨氢的核聚变。

我们的太阳目前主要是通过氢的核聚变产生能量，但参宿四的氢已经基本用完了，现在它主要在燃烧更重的元素，比如氦和碳。

在“红超巨星”的核心反应区，氢元素早已消耗殆尽，现在进行核聚变反应的是比氢元素更重的元素。由于元素越重，其发生核聚变的条件就越高，因此“红超巨星”核心的核聚变反应是一个循序渐进的过程。

例如，氦元素会聚变成碳元素，但氦元素聚变时的条件不足以启动碳的核聚变，因此碳会不断堆积。当氦消耗完毕后，恒星内部失压，导致其核心温度和压力不断升高，当达到一定程度时，碳的核聚变会被启动。

随着恒星内部的一轮又一轮的核聚变反应，越来越重的元素被生成。

然而，这个过程是有“终点”的。当核聚变进行到铁元素时，由于铁的核聚变不会释放能量，反而会吸收能量，恒星内部就会彻底失压。

这种情况一旦出现，就会导致恒星发生灾难性的坍塌，最终发生极为猛烈的爆炸，即“超新星爆发”。

02 

参宿四何时爆炸？

科学家普遍认为，参宿四注定会发生爆炸，但问题是它还要多久才会爆炸呢？

作为恒星“核燃料”的元素越重，其消耗速度就越快，而且这种速度是指数级增加的。

根据恒星演化，这类恒星，其氢元素可以支持其“燃烧”约一千万年，氦元素支持约一百万年，碳元素则迅速降低至仅仅一千年左右。而比碳更重的元素加起来也不过14天左右。

因此，只要知道参宿四目前的“核燃料”是哪种元素，就可以大致估算出它的爆炸时间。

恒星的体积并不会一成不变，因为核聚变的速率对温度高度敏感。当核心温度降低，反应速率也会随之降低，恒星会发生收缩。收缩使核心温度升高，核聚变速率又提升，恒星再次膨胀。

这样，恒星的体积会一直处于“一会儿收缩，一会儿膨胀”的状态，这被称为恒星的“脉动”。

对于太阳来说，“脉动”比较轻微，我们姑且忽略。

但像参宿四这样的“红超巨星”，其“脉动”要明显得多，即使隔着640光年的距离，我们都可以观测到。通过观测和分析参宿四的“脉动周期”，科学家推测它目前的“核燃料”是碳元素。

而且参宿四的“超新星爆发”将持续约半年的时间，考虑到参宿四位于天赤道附近，地球上绝大部分区域的夜空都将被它照亮。

640光年是一个非常遥远的距离，即使是“超新星爆发”，也不足以对地球形成任何威胁。

因此，我们完全不必对参宿四的爆炸感到担心。或许在未来的某一天，我们将有机会亲眼目睹这一壮观的宇宙现象。

结语

参宿四，这颗神秘而庞大的“红超巨星”，在经历了漫长的“生命”后，正走向它的终极命运。

无论是科学家的严谨推测，还是公众的好奇心，这颗星星都无疑成为了人类探索宇宙的一大焦点。

让我们拭目以待，期待参宿四在未来为我们带来一场壮丽的宇宙烟火表演。

好，今天就先这样啦～

科学羊🐏  2024/06/08

祝幸福~

参考文献

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

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

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