很幸运:距离地球50光年的安全范围内,没有超新星前体候选星!

与超新星的安全距离是多少?

艺术家对超新星或爆发星的概念构想。

很幸运:距离地球50光年的安全范围内,没有超新星前体候选星!插图

(图片来源:大卫·阿吉拉尔/ 史密森尼学会内部人士)

在遇到这样的恒星爆炸时,地球想要幸免于难,应当保持与超新星的安全距离是多少?——请继续往下看。

距离超新星的安全距离是多少?

超新星是一颗大质量恒星在生命末期的剧烈爆炸。如果我们的太阳以超新星的形式爆炸,产生的冲击波及热量,虽然不至于焚毁整个地球,但地球朝向太阳的一面会被蒸发掉。科学家估计,整个地球的温度,大约将上升到太阳正常表面温度的15倍之高。更严重的是,地球将无法保持在现有轨道上。太阳质量的骤降,可能会使行星失去控制,自由漂移进太空中。显然,如果太阳超新星爆炸,那么以地球与太阳的距离——光需要走8分钟——来看,是肯定不安全的。不过,幸运的是,我们的太阳,并不是那种注定会超新星爆炸的恒星。但在太阳系以外的其他恒星也许会,所以,最小的安全距离是多少呢?根据NASA的说法,超新星爆发只有在距离地球50光年范围以内,我们才能感受到它的破坏性影响。

如果超新星爆发,发生在地球附近会怎样呢?

那么让我们来设想一下,一颗与地球处在不安全距离内的恒星爆炸。比如说,这个超新星距离我们30光年远。马克·里德是哈佛-史密森尼天体物理中心的高级天文学家,他说:

……如果一颗超新星在距离我们30光年的范围内爆发,那将对地球造成巨大影响,可能导致大批量生物灭绝。来自超新星的X射线和高能伽马射线,会破坏臭氧层,而臭氧层本是保护我们免受太阳紫外线伤害的;同时,还能使大气中的氮和氧离子化,从而形成大量烟雾状的氧化亚氮。

此外,如果超新星在30光年内爆发,浮游生物和礁石群落将受到特别大的影响,这将严重耗损海洋食物链的底层。

那再假设爆炸距离稍微远一点点。这样可能会使地球整体保留下来,其陆地和海洋的表层生物相对完整地幸存。但任何相对较近的爆炸,仍会向地球抛射大量伽马射线和其他高能辐射。这些辐射可能导致地球生物基因突变,并且改变我们的气候环境。

幸运的是,根据观测分析,距离地球50光年范围内,没有恒星即将演变成为超新星。

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放大视图 | 艺术家对超新星的概念构想。

图片来源:美国宇航局/欧洲南方天文台

不久前的超新星

在已知的人类历史中,从没发现有超新星在距离我们50光年范围内爆发。最近一次肉眼可见的超新星爆发事件,是1987年的超新星1987A。它远在大约168000光年之外。

这之前,肉眼可见的最后一颗超新星是1604年由约翰内斯·开普勒记录下来的。它大约在20000光年远的地方,比夜空中的任何一颗星星都要更明亮,甚至于在白天都看得见!但据我们所知,它并没对地球造成影响。

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2011年,哈勃太空望远镜拍摄的超新星1987A残骸的光学波长图像。这颗超新星是几个世纪以来距离最近的一颗,仅凭肉眼就能看到。它位于大麦哲伦星系(银河系的卫星星系)中的蜘蛛星云的边缘位置。距离地球约168000光年。

图片来源:美国宇航局/欧洲航天局/P.查利斯(哈佛史密森尼太空物理中心)

距离最近的,有可能成为超新星的恒星,到底有多远?

首先,有两种不同的超新星。II型超新星是一颗衰老坍塌的大质量恒星,在距地球50光年的范围内,没有质量大到如此的恒星;I型超新星,发生在一颗小而微弱的白矮星,由于伴星物质的注入而坍塌时。这些恒星很暗淡,很难被找到,所以我们无法确定周围到底有多少颗。可能50光年内有几百颗,但我们不知道有哪颗即将爆炸。

IK Pegasi B星是已知的、最接近地球的超新星前体候选星。它是双星系统的一部分,距离我们的太阳及太阳系大约150光年。

系统中的主星——IK Pegasi A星——是一颗普通的主序星,与我们的太阳没有什么不同。潜在的I型超新星是双星系统中的另一颗恒星——IK Pegasi B星,这是一颗大质量的白矮星,体积非常小,而密度极高,其与IK Pegasi A星的距离,比水星与太阳的距离更近。当A星开始演化成红巨星时,预计它体积会增加一个半径大,B星可以从A星膨胀的气体包层中吸积物质。当B星的质量增长到足够大时,它可能会自行坍塌,并在这个过程中以超新星的形式爆炸。

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尺寸对比:IK Pegasi A(图左)、体积小但质量巨大的IK Pegasi B(图中下部)和 我们的太阳(图右)。其中看起来最小的恒星,就是距离我们最近的已知超新星前体候选星,约150光年远。

图片来源:RJ Hall/维基共享

那么,参宿四呢?

每当我们关注超新星时,都会有一颗恒星不可忽略,那就是参宿四,它是我们天空中最亮的恒星之一,是著名的猎户座的一部分。参宿四是一颗超巨星。它的亮度非常高。

然而,这样的光亮是有代价的。参宿四是天空中最著名的恒星之一,因为它有一天会爆炸。由于参宿四巨大的能量需求,所以燃料消耗得很快(相对而言),事实上,参宿四的寿命已经接近尾声了。未来不久的某一天(从天文学角度来说),它将耗尽燃料,在自身重力作用下向中心坍塌,然后又反向向外,以II型超新星的形式,剧烈爆炸。当这种情况发生时,参宿四将在几周或几个月内变得极其明亮,也许与满月一样明亮,且在大白天就可见。

这种状况什么时候会发生?也许在我们有生之年都不会,但没人真正知道。可能是明天,也可能是一百万年后的未来。当它真的发生时,我们会在夜空中目睹一次极为壮观的天文事件,但地球上的生命不会因此受到伤害。因为参宿四距离地球太远了,有足足430光年远。

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参宿四是猎户座左肩部的橙色星。

这张照片由罗杰里奥·贝纳尔·安德烈拍摄,是拍摄于2010年10月23日当天的天文学照片。(图片来源:维基共享)

超新星在我们的银河系中多久爆发一次?

没人知道。科学家猜测,超新星的高能辐射已经导致地球物种,甚至是人类的基因突变。

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一种研究表明,地球附近,可能每1500万年会发生一次危险的超新星事件。还有另一种说法:平均每2.4亿年,会有一次超新星爆炸,发生在距离地球10秒差距(33光年)以内。所以你看,对于超新星爆发的规律,我们真的不确定。但你可以将那些数据,与人类存在的几百万年、以及地球的45亿年年龄进行对比考量。

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如果你这么做,你会发现,肯定有过超新星在地球附近爆发……但是,在人类可预见的未来里可能不会的。

最后,回到主题:与超新星的安全距离是多远?要想幸存下来,地球必须距离爆炸的恒星至少50光年!

BY: earthsky

FY: 椒椒

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选文:天文志愿文章组-

翻译:天文志愿文章组-椒椒

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-零度星系

排版:天文志愿文章组-零度星系

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://earthsky.org/astronomy-essentials/safe-distance-from-a-supernova-earth/

本文由天文志愿文章组-椒椒翻译自文章作者earthsky的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除。

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