超新星，一种超出人类理解能力的极端天体

　　它们是宇宙的粒子加速器。

　　艺术家描绘的II型超新星1993J。NASA / ESA / G. Bacon

　　宇宙中存在着一些超乎我们理解力的地方，超新星就是这样一个极端的例子。一颗恒星，如果它的质量和体积达到太阳的若干倍，当它耗尽燃料后，就会以一种极为猛烈的方式，在不到一秒的时间内死去。

　　在一瞬间，一整颗恒星都会向内坍塌，形成一个黑洞(或中子星)，产生一系列宇宙间密度最大的元素，然后向外爆发，释放出相当于几百万甚至几十亿颗恒星的能量。

　　但并不是所有超新星都是一样的。超新星可以分为不同的类型，它们由不同类型的恒星产生，爆发的方式各不相同，留下的残骸也不一样。

　　超新星大体上可以分I型和II型，每一型又可分为多个子类。让我们先从II型超新星说起。

　　II型超新星1987A。NASA / ESA / 哈勃太空望远镜

　　氢在恒星内部通过聚变转化成氦。这样的反应会以光子的形式释放出能量，光压会抵消掉朝向恒星内部的引力作用，恒星因此保持稳定。

　　像太阳这样的恒星，由于质量的限制，无法通过聚变生成比碳(氦聚变的产物)更重的元素。因此一旦氦耗尽，核聚变就会停止。太阳会变成一颗白矮星，然后慢慢冷却。

　　但是如果恒星的质量达到太阳的8至25倍，核聚变就会一直进行下去，生成更重的元素。氢耗尽后，氦开始燃烧并生成碳;氦耗尽后，碳开始燃烧并生成氖;碳耗尽后，氖开始燃烧……核聚变会像链条一样一直进行下去，直到生成铁。铁聚变成更重的元素，需要消耗的能量大于它释放出的能量，因此聚变只能到此为止。

　　聚变一旦停止，光压便无法再抵挡强大的引力，恒星的外层就会在不到一秒钟的时间内向内坍缩，物质高速撞上坚硬无比的内核，然后猛烈反弹，形成壮观的超新星爆发。恒星的内核也会在爆发中变成致密的中子星。如果恒星的质量达到太阳的25倍以上，其内核就会变成一个黑洞。

　　质量超过太阳100倍的超级巨星在超新星爆发中几乎会尸骨无存。宇宙诞生后不久，太空中曾经出现过许多质量达到太阳几百甚至几千倍的超大质量恒星，它们是由纯氢和纯氦构成的。这些巨兽的寿命极短，爆发时产生的能量也是我们难以想像的。

　　艺术家描绘的超新星爆发。ESO

　　而I型超新星较为罕见，它是由一种奇特的双星系统产生的。

　　在这样的双星系统中，有一颗必须是白矮星，也就是死去已久的主序星残骸。另一颗可以是任意类型的恒星，如红巨星、主序星，或另一颗白矮星。

　　这两颗恒星必须十分靠近。因此白矮星会从它的同伴那里窃取物质，让自己变得越来越大。当它窃取的物质质量达到太阳的1.4倍时，就会爆发成超新星。

　　Ia型超新星的形成机制，左侧是白矮星，它正在从它的伴星那里窃取物质。NASA

　　由于存在这个1.4倍的指数，天文学家可以把Ia型超新星当成在宇宙中测量距离的“标准烛光”。由于我们知道多大的能量能够导致超新星爆发，因此就能计算出它和我们之间的距离。

　　宇宙中能够触发超新星爆发的机制其实很多，恒星的合并、白矮星的合并，甚至是中子星的合并都会引发超级超新星和伽玛射线暴的出现。不过这种现象本身是较为罕见的。

　　物理学家用粒子加速器制造出了许多周期表上原本没有的重元素。像第117号元素Uus(Ununseptium)和第113号元素Uut(Ununtrium)。制造这些元素需要极大的能量，它们的半衰期也极短，能够存在的时间可能连一秒都不到。

　　而在超新星爆发中，可能会产生许多这样的元素。这是一种我们难以想像的大威力粒子加速器。