超新星爆發(fā)的原理

較大質(zhì)量的恒星壽命晚期，恒星自己會爆炸解體，爆炸過程發(fā)出耀眼的光芒。這個過程在我們地球人看來，就是誕生一個明亮的新星，為了區(qū)別不太明亮的新星，這個稱之為超新星。

超新星爆發(fā)原理如何理解呢？熾熱的恒星內(nèi)部物質(zhì)處于等離子狀態(tài)，恒星內(nèi)部各種帶電粒子在電磁力的作用下，總體處于排斥狀態(tài)。即電磁力提供了排斥力，物質(zhì)萬有引力提供了重力，重力表現(xiàn)為豎直向下的擠壓力。

高溫狀態(tài)下的粒子高速運(yùn)動，產(chǎn)生了激烈的粒子碰撞。這些粒子碰撞一般都被粒子之間的電磁力所克服，不會帶來什么后果。但有極少數(shù)粒子碰撞速度格外大，會沖破粒子之間電磁力排斥束縛，而更近一步。碰撞粒子接近到可以發(fā)生強(qiáng)相互作用的距離，此時強(qiáng)大的核子之間的強(qiáng)相互作用開始起作用了。

粒子之間碰撞到強(qiáng)相互作用的時候，粒子之間的電磁力就顯得很小了。粒子之間的強(qiáng)相互作用力把粒子吸引到更近的距離，這個過程，強(qiáng)相互作用力做功，極大加速兩個碰撞的核子或粒子。

強(qiáng)相互作用力類似于分子力，剛開始表現(xiàn)為吸引力，起著極大加速碰撞粒子或核子的效果。然后，粒子之間距離的進(jìn)一步拉近后，表現(xiàn)為排斥力，開始遏制粒子進(jìn)一步拉近。最終，碰撞的核子或粒子處于某個較近距離，而處于動態(tài)平衡狀態(tài)。也就是我們認(rèn)為碰撞粒子或核子結(jié)合到一起了，實際上結(jié)合到一起的粒子或核子之間還是有距離的，這類似于原子結(jié)合成分子的情況。

粒子或核子在強(qiáng)相互作用力及電磁力的作用下結(jié)合到一起，這個過程往往會伴隨著能量釋放，比如放出伽馬射線。

恒星正常生命時期，內(nèi)部溫度適宜，適度地產(chǎn)生著核聚變反應(yīng)，核聚變產(chǎn)生的熱量等于輻射出去的熱量。如何恒星內(nèi)部溫度升高，恒星內(nèi)部粒子運(yùn)動速度增加，碰撞粒子達(dá)到核聚變門檻的比例增大，核聚變反應(yīng)增強(qiáng)。恒星溫度是由恒星質(zhì)量決定的，什么樣的質(zhì)量水平?jīng)Q定什么樣的溫度水平。恒星質(zhì)量越大，恒星內(nèi)部溫度越高，恒星內(nèi)部碰撞粒子產(chǎn)生核聚變的概率就越高，即恒星燃燒的速度就越快，恒星的壽命就越短。

恒星質(zhì)量越大，恒星內(nèi)部溫度就越高，恒星表面溫度也越高，散熱能力就越強(qiáng)。恒星質(zhì)量增大，恒星的重力效應(yīng)也跟著增大，也就是恒星內(nèi)部的壓力增大。恒星質(zhì)量增大帶來的恒星內(nèi)部壓強(qiáng)增大效應(yīng)；一是靠內(nèi)部溫度升高，帶來的粒子運(yùn)動速度增大產(chǎn)生的壓強(qiáng)增大效應(yīng)，二是靠恒星內(nèi)部物質(zhì)密度增大帶來的壓強(qiáng)增大效應(yīng)?？傊?，恒星質(zhì)量增大，產(chǎn)生的恒星內(nèi)部壓強(qiáng)增大效應(yīng)，并不主要是靠恒星內(nèi)部物質(zhì)密度增大而實現(xiàn)的。

如果恒星質(zhì)量在太陽質(zhì)量的1.4倍以內(nèi)，恒星發(fā)光壽命后期，可以進(jìn)行核聚變的原材料越來越少，恒星內(nèi)部的核聚變會逐漸減弱。恒星的溫度會逐漸下降，恒星內(nèi)部物質(zhì)密度也會有所增大，最終密度維持到某個水平，成為白矮星。此時的白矮星物質(zhì)之間依靠電磁力維持壓力平衡，即電磁力（電子簡并力）抵抗萬有引力，并保持平衡狀態(tài)。

如果恒星質(zhì)量較大，恒星發(fā)光壽命后期，可以進(jìn)行核聚變的原材料越來越少，恒星內(nèi)部的核聚變會逐漸減弱。恒星內(nèi)部溫度會逐漸下降，恒星內(nèi)部物質(zhì)密度也會增大。由于質(zhì)量大于太陽的1.4倍，恒星內(nèi)部重力很大，電磁力（電子簡并力）不足以抵抗萬有引力了。恒星物質(zhì)會進(jìn)一步收縮，恒星內(nèi)部物質(zhì)密度會進(jìn)一步增大，甚至電子會被壓縮到質(zhì)子內(nèi)部。

恒星內(nèi)部物質(zhì)沖破電磁力的束縛，進(jìn)一步收縮，這個過程既是加速恒星內(nèi)部粒子速度的過程，也是拉近恒星內(nèi)部物質(zhì)粒子距離的過程。加速粒子的過程就是加熱的過程，恒星內(nèi)部溫度會急劇升高，這意味著恒星內(nèi)部具備了新的核聚變反應(yīng)條件，更重的原子核可以碰撞聚合到一起。恒星內(nèi)部物質(zhì)密度增大，拉近了物質(zhì)粒子之間的距離，單位時間內(nèi)增大了碰撞概率，這個粒子拉近過程也增大了核聚變概率，增強(qiáng)了核聚變反應(yīng)。

總之，無論是粒子拉近效應(yīng)，還是溫度提高效應(yīng)，都會加劇核聚變反應(yīng)速度。這是一個良性循環(huán)效應(yīng)。在萬有引力作用下物質(zhì)粒子沖破電子簡并力帶來的向星球中心匯集的效應(yīng)，產(chǎn)生的溫度效應(yīng)與粒子距離拉近效應(yīng)都是促進(jìn)星球內(nèi)部物質(zhì)核聚變的良性循環(huán)效應(yīng)。這是一個恒星內(nèi)部核聚變不斷增強(qiáng)的良性循環(huán)效應(yīng)，恒星內(nèi)部物質(zhì)核聚變以空前的速度進(jìn)行著，最終恒星內(nèi)部核聚變速度會提高到平常時期的幾千億倍。其亮度在我們看來，也提高了幾千億倍。

恒星內(nèi)部幾千億倍的核聚變速度提高，意味著恒星內(nèi)部的光子輻射密度也提高了幾千億倍，甚至更多。這幾千億倍光子輻射密度的提高，強(qiáng)大的光壓逐漸加速著恒星物質(zhì)。恒星外圍物質(zhì)被強(qiáng)大光壓沖擊著，向外加速運(yùn)動著，最終可以加速到每秒三萬公里的擴(kuò)散速度。這樣，恒星外圍物質(zhì)一層一層地被光壓吹散到恒星外圍空間。這個過程就是超新星大爆炸，這與其它物質(zhì)的爆炸模式是類似，這就是物質(zhì)大爆炸。

恒星爆炸后的結(jié)果多種多樣，有著恒星爆炸個精光，什么也沒有留下。有的恒星會留下一部分物質(zhì)，形成中子星。留下的物質(zhì)再多一些的話，可以形成夸克星或黑洞。

超新星大爆炸是極為重要的宇宙物質(zhì)進(jìn)化過程，在超新星大爆炸過程中，恒星內(nèi)部的高溫條件，可以讓大質(zhì)量的原子核碰撞到一起，形成鐵以后的元素的原子核。比如，金元素的原子核就是在這個時期形成的。這些大質(zhì)量原子核也會被光壓吹出恒星，成為超新星大爆炸向往高速運(yùn)動物質(zhì)的一部分。

我們太陽系相當(dāng)一部分物質(zhì)來源于超新星大爆炸的激波物質(zhì)。