超新星

文/侯工

网友：

你要明白现实宏观上的爆炸不是可以用简单的数学模型可以表达清楚的。因为对于一个巨大天体来说，不是各部分的温度和压力都一样的，只有当某一个或几个区域达到爆炸临界值的温度和压力条件下才发生爆炸，达不到的区域就不会爆炸，不能把一个天体爆炸想象成一个炸弹，一炸就一定是一个均匀向四面八方扩散的形式出现。也就是说，当爆炸点无论呈C形 O形 S形时也好，只要引力质点被爆炸点包围在内，当发生爆炸时，只会使处于引力质点的物质因爆炸压力而变得密度更大，也不会被炸成碎片。只要看看超新星爆发留下的各种各样形状的星云气体形态就知道，爆炸压力是非常不均匀的，如果爆炸压力均匀就一定是球状气体星云，而宇宙根本没有球状星云，只有球状原始星系。爆炸扩散不均匀的原因就是恒星局部爆炸。

侯工：

超新星的爆炸主要原因是宇宙膨胀力。在宇宙膨胀力作用下，恒星分为三种情况：

第一种情况，如果恒星体积较小。由于恒星晚期体积缩小自旋速度加快，导致它的外壳温度降低而硬化，但是核心的速度很小。根据速度守恒定律，核心的微观速度必然加大，才能保持速度平衡。这样，核心的速度就会急剧升高，内能也就随之急剧增大。但是，由于外壳坚硬，当内能产生的压力大于外壳的束缚力时就会突然爆炸，从而形成超新星。可见，超新星是由核心向外爆炸的，与一般的炸弹无异，只是大小不同。由于准超新星的外壳不均匀，薄弱的地方就会首先爆裂，因此不是球形，这并不是因为您说的局部爆炸。如果外壳均匀的话，爆炸的效果就是球形的。人造的炸弹可以将外壳做得很均匀，所以爆炸时成球形（如节日的焰火）。至于超新星成什么形状，就要看它外壳坚固度的分布了。

第二种情况，中等大小的恒星（相当于几十个太阳），当这些恒星老化时，其外壳就会形成液体，由于液体对内部气体形成束缚力，当内部膨胀压力大于液体的束缚力时，也会发生爆炸。

第三种情况，较大的恒星，相当于几百个太阳，当这些恒星老化时，其外壳虽然还是气体，但是这层气体温度较低，密度较大，对内部形成一定的束缚力。当宇宙球面膨胀到一定程度，恒星内部的膨胀力超过了恒星外层气体的束缚力，这时巨大恒星也会发生爆炸。

质量越大的天体惯性就越大，惯性越大意味着惰性越大，惰性越大意味着宏观速度越小。根据速度守恒定律，宏观速度越小微观速度必然越大，那么内能必然越大，温度必然越高。温度越高，物质分解越快，那么体积缩小就越快，所以恒星老了体积会缩小。质量越大的恒星，分解得越快，老化的速度也就越快，体积缩小的速率也就越大。所以，比太阳大的恒星就会先老化成为超新星。

以上三种情况都可能形成超新星爆炸。由于老化恒星外层结构不均匀，因此爆炸时会出现各种形状； 又由于这些爆炸都产生于恒星内部，因此都不会形成黑洞。

网友：

为什么老化恒星的外层会不均匀？

侯工：

天体自旋是围绕轴心转动的，于是形成“两极”。“两极”的线速度比“赤道”的慢，冷却得就慢。为了补救，一般还会形成象陀螺一样的章动。即使这样外壳的速度还是不均匀，从而导致外壳的密度不均匀，再加上其内部物质的涡流，会造成外层的漂移。这些都是造成恒星外层不均匀的原因。

网友：

恒星体积缩小了，为什么自旋会加快？

侯工：

根据角动量守恒定律，围绕原点旋转的质点，扫过的面积相等。由于老恒星的体积缩小了，质点旋转半径随之缩小了，所以必须加大速度，才能保持扫过的面积不变。冰上旋转的运动员就是运用这一原理，在身体旋转的时候，将手脚收拢，旋转的速度就加快了。

网友：

为什么星球的速度快了，外壳就会变硬了呢？

侯工：

这也归因于速度守恒定律。当物质的宏观速度加快了，其微观速度就会减小，内能随之减小，所以温度就降低了，物质就由气态变成液态最后变成固态，于是就变硬了。例如地球外壳硬了，内部还是液态的。地球火山爆发也是因为宇宙膨胀力和内能共同作用的结果。月球就是在早期地球外壳薄弱的地方喷出来的物质形成的。