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一颗超新星从来会摧毁地球吗？

2024-11-15 14:59阅读：

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一颗超新星从来会摧毁地球吗？

By Paul Sutter
published 53 minutes ago
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一颗超新星从来会摧毁地球吗？
一颗超新星摧毁一个附近岩石行星的描画。(Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
当明亮的恒星参宿四爆炸时这将是一个令人印象深刻的景象。被称为一个超新星的恒星爆炸将比任何行星更亮，几乎像满月一样明亮。它将在白天期间是可见的，你可以在午夜用它的光看书。在褪去之前它将持续几个月，就像所有超新星做的一样，。
但这不会是危险的。为此它将不得不远更接近，参宿四大约在650光年外。如此有没有任何对我们摆出一个威胁的恒星？

要估计一颗超新星离地球多近将对地球造成严重破坏，我们必须观察一颗超新星的破坏能力。
首先来自爆炸本身有冲击波。但相信我：如果你离一颗超新星足够近要担心冲击波，那么你离这个前超新星恒星足够近已经得到了一剂致命的辐射，你真的应该很久以前已经搬走了。
接下来有可见光。尽管它可能令人印象深刻并导致失明，但它不会是一个破坏我们星球的因素。
说到能量输出，由一颗超新星发射的绝大多数能量都是以中微子的形式，中微子是一种几乎从不与物质相互作用的幽灵粒子。事实上，就在现在有数万亿个中微子穿过你的身体，我打赌你甚至没有注意到它们。因此即使你脸上有值一个超新星的中微子它不会打扰你。
但关于其它的光波长呢比如X射线和伽马射线？好消息是超新星往往不会产生大量的高能辐射。但坏消息是这仅是相对意义上的。在任何可究因的绝对尺度上——比如有多少伽马射线将要穿过大气层——它仍然是一吨的高能辐射。
最后有宇宙射线即加速到接近光速的粒子。超新星能够制造大量的宇宙射线，这能交易一些严重的破坏。

一颗超新星从来会摧毁地球吗？
显示要么创造一颗中子星要么一个黑洞的一颗核坍塌超新星的动画。. (Image credit: INAF/Maurice HPM van Putten et al., ApJL, 2024)
爆炸半径
如此是什么使所有这些X射线、伽马射线和宇宙射线对地球如此有害呢？这些形式的辐射包有足够的能量冲击能撕裂分子氮和氧。地球大气层中的这些元素更喜欢以分子漂浮着。但一旦分解它们会以有趣而迷人的方式重新结合——例如它们制造各种氮氧化物，包括一氧化二氮也就是笑气——这导致臭氧层的一个耗尽。
没有一个臭氧层地球对来自太阳紫外线辐射是脆弱的。这并不意味着更快晒黑、更快的烧伤和更高的皮肤癌症发病率。光合微生物如藻类变得脆弱的。本质上它们被煮熟并死亡。因为它们形成食物链的基础层，整个生态系统崩溃，有一个大规模灭绝。
对经常在我们银河系中发生的超新星，一颗垂死的恒星将不得不在距离地球大约25到30光年内来剥离至少一半的臭氧层，这足以引发上述的所有坏事。
这里有一些好消息来帮助你在晚上入睡：在地球的30光年内没有已知的超新星候选者。最近的候选者Spica是在约250光年外，在它们的一生中没有恒星将变成超新星候选者并接近地球的30光年内。因此我们在这方面是安全的，至少对现在。
然而随更长的时间尺度，事情开始变得更有趣，因为它们往往与对整个生物圈摆出生存风险的实体有要做的。
一件有趣的事是我们的太阳系刚刚进入银河系的猎户座旋臂，旋臂以它们的先进的恒星形成速度闻名（因此它们往往在图片中突出）。但更高的恒星形成率意味着更高的恒星死亡率，这意味着一个我们为舒适将用1000万年跨越这个臂大于平均的靠得太近的几率。
一旦你考虑了所有这些因素，你最终会得到一个每十亿年几次潜在致命超新星相遇的估计。
事实上，一些天文学家认为附近的一颗超新星在3.6亿年前造成了一个大规模灭绝，杀死了75%的物种。

一颗超新星从来会摧毁地球吗？
由詹姆斯·韦伯太空望远镜看到的一个引力透镜超新星。(Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Frye (University of Arizona), R. Windhorst (Arizona State University), S. Cohen (Arizona State University), J. D’Silva (University of Western Australia, Perth), A. Koekemoer (Space Telescope Science Institute), J. Summers (Arizona State University).)
不要靠它睡
但有一点警告：这一分析仅应用到典型的普通超新星。还有一种特殊案例在那里垂死的恒星被一层厚厚的尘埃笼罩。当超新星冲击波击中尘埃时它释放大量的X射线，跟着一个后来几个世纪的宇宙射线爆发。这是一个令人讨厌的双重打击：X射线能旅行超过150光年，削弱一个行星大气层，然后几百年后宇宙射线完成这项工作。.
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然后有Ia型超新星，当白矮星——像太阳一样的低质量或中等质量恒星的超密残骸——从一个环绕的伴星吸积物质被触发。但白矮星通常又小又暗因此它们远更难来探测到，而且它们的朝向一个超新星的最终演化远更随机。有一天，它们只是闲逛，第二天，它们把它们自己变成一个核地狱。
幸运的是最近的候选者是双白矮星飞马座IK，它安全的坐在大约150光年之外。
不过在你过于自满之前你应该知道关于伽马射线爆发，这源自中子星合并和超新星。它们是远更危险的，因为它们是难以置信强大的，它们的爆炸能量被集中成狭窄的能穿透一个星系10000光年的光束。由于伽马射线爆发比超新星更远，它们是更难来预测和规划的。
一颗超新星从来会摧毁地球吗？

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