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超新星（supernova，SN）爆炸有多恐怖，看它的絕對(duì)星等。越小，光度（電磁能量釋放功率）越高，典型的超新星光度曲線如下：

簡(jiǎn)要說(shuō)一下分類，根據(jù)光譜特征，常分為type I（無(wú)氫吸收線），type II（有氫吸收線）兩大類。由圖知，SN Ia（有硅吸收線），峰值絕對(duì)星等超過(guò)-19等。SN Ib（無(wú)硅吸收線，有氦吸收線）和SN Ic（無(wú)氦、硅吸收線），峰值絕對(duì)星等達(dá)-18等。絕對(duì)星等差1，光度差2.512倍。太陽(yáng)的絕對(duì)星等為4.86等，如果把SN Ia放在太陽(yáng)的位置，那么它最亮?xí)r候相當(dāng)于89億個(gè)太陽(yáng)！type II SN光度普遍小一等，峰值絕對(duì)星等在-16到-17等之間，相當(dāng)于5億到15億個(gè)太陽(yáng)！

理論上，沒(méi)有這么多分類，根據(jù)爆發(fā)類型，僅有熱核爆炸、核坍縮。

1. 熱核爆炸（thermonuclear runaway），C-O簡(jiǎn)并核白矮星的爆炸。

單簡(jiǎn)并模型，白矮星+恒星。白矮星吸積（通過(guò)洛希瓣流、公共包層的方式）伴星的物質(zhì)，最終質(zhì)量達(dá)到錢(qián)德拉塞卡極限（約1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量，若考慮白矮星自轉(zhuǎn)、磁場(chǎng)的因素，最高可達(dá)2.8倍太陽(yáng)質(zhì)量），于是引力超過(guò)電子簡(jiǎn)并壓，引起星體坍縮。坍縮過(guò)程，一半的引力能釋放，一半的轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致星體溫度急速升高。當(dāng)某區(qū)域溫度達(dá)到碳、氧聚變溫度（約8億K），點(diǎn)火（指聚變反應(yīng)），引發(fā)失控的熱核反應(yīng)。原因是正反饋：簡(jiǎn)并核的傳熱性非常好，局部熱量可迅速傳導(dǎo)整個(gè)星體，所以星體是等溫的。聚變反應(yīng)敏感地依賴溫度（冪率），溫度升高，反應(yīng)率冪率地增大，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高。接著，極高的溫度帶來(lái)極高的熱壓力，產(chǎn)生超聲速傳播燃燒的火焰（flame），所到之處簡(jiǎn)并解除（其實(shí)，過(guò)程非常復(fù)雜，如點(diǎn)火位置），短時(shí)間內(nèi)聚變釋放的能量超過(guò)了引力束縛能，后果就是星體急速膨脹，最終形成行星狀星云，沒(méi)有遺留物。

雙簡(jiǎn)并模型，白矮星+白矮星。具體可以是CO白矮星+He白矮星，CO白矮星+CO白矮星等諸多可能（依賴初始質(zhì)量、吸積率、星風(fēng)等）。白矮星因引力輻射帶走軌道角動(dòng)量最終并合爆炸；或者距離過(guò)近，質(zhì)量大的吸積質(zhì)量小的，并合前質(zhì)量大的白矮星達(dá)到錢(qián)德拉塞卡極限而爆炸。

在熱核爆炸模型，超新星釋放能量?jī)H取決于前身星的質(zhì)量。可想而知，雙簡(jiǎn)并模型能量肯定高于單簡(jiǎn)并模型。事實(shí)上，人們觀測(cè)到某些SN Ia光度不止-19等，竟然達(dá)到-21等！可能是雙簡(jiǎn)并模型的證據(jù)。

2. 核坍縮（core collapse，CCSN），是大質(zhì)量恒星演化晚期的爆炸。人們一共提出四種類型，鐵核坍縮，電子俘獲，配對(duì)不穩(wěn)定，光致解離。

鐵核坍縮，早期的超新星模型。大質(zhì)量恒星核合成至鐵元素，形成洋蔥結(jié)構(gòu)。中心是鐵核，再外依次是硅殼層、鎂殼層、氧殼層、碳?xì)?、氦殼層、氫殼層、氫包層。這個(gè)模型認(rèn)為，SN Ib是無(wú)氫殼層、氫包層的大質(zhì)量恒星爆發(fā)，SN Ic是無(wú)氦殼層的大質(zhì)量恒星爆發(fā)。硅殼層持續(xù)燃燒，導(dǎo)致鐵核質(zhì)量持續(xù)增大（硅聚變并不是合成鐵，但需要硅才能合成鐵，鐵是中子鏈合成的），形成簡(jiǎn)并鐵核。爆發(fā)則是鐵核質(zhì)量超過(guò)錢(qián)德拉塞卡極限，鐵核坍縮，引力能釋放，鐵原子核解離成氦，氦俘獲電子，開(kāi)啟中子化過(guò)程，釋放大量的中微子，帶走了約99%的引力能，核心形成半徑約10km的前身中子星，這些過(guò)程的時(shí)間只有幾秒！外層來(lái)不及反應(yīng)。核心形成鐵核，光度下降，外層熱壓力減小，引發(fā)外層坍縮。

當(dāng)坍縮的外層物質(zhì)下降遇到前身中子星時(shí)，發(fā)生什么？人們普遍認(rèn)為，產(chǎn)生反彈的超音速激波！激波向外沖擊，帶走了外層物質(zhì)（直接爆發(fā)機(jī)制），解釋了光度曲線急劇上升。然而問(wèn)題沒(méi)這么簡(jiǎn)單，80-90年代，數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)激波最終停下來(lái)了，炸不開(kāi)外層物質(zhì)。大牛們開(kāi)玩笑，中微子沒(méi)準(zhǔn)可以復(fù)活激波啊。額，隨后考慮中微子流與激波層作用，沒(méi)想到真可以講很小部分的能量傳給激波，激波復(fù)活了（延時(shí)爆發(fā)機(jī)制）。

電子俘獲，發(fā)生在O-Mg核大質(zhì)量恒星（8-11倍太陽(yáng)質(zhì)量），只是將鐵核替換為氧鎂核。簡(jiǎn)并核的氧、鎂原子核在致密的情況下俘獲電子，使電子簡(jiǎn)并壓迅速減小，于是核心坍縮。

以上是一類爆發(fā)機(jī)制，簡(jiǎn)并核心，不論白矮星（可視為裸露的簡(jiǎn)并的恒星核心），還是鐵核、氧鎂核。另一類爆發(fā)機(jī)制，并不是簡(jiǎn)并核心。而是由于某些原因，核心的熱壓力下降，發(fā)生引力坍縮。

• 配對(duì)不穩(wěn)定，發(fā)生在100倍（上限約140）太陽(yáng)質(zhì)量的大質(zhì)量恒星。這類恒星，當(dāng)核心溫度數(shù)十億開(kāi)爾文，高能光子對(duì)湮滅成電子對(duì)。熱壓力迅速下降，引起坍縮，坍縮釋放的引力能提高了光子能量，保持光子對(duì)持續(xù)湮滅。眼熟不，正反饋！另一個(gè)問(wèn)題，核心是什么構(gòu)成的？哈哈，肯定不是鐵了！可能是巨大的氧核，甚至氦核。由于這類核仍能聚變，坍縮的后果導(dǎo)致核心溫度迅速升高，反應(yīng)率以冪率變大，導(dǎo)致一起類似SN Ia的爆發(fā)。星體完全爆炸，從核心到外層被炸飛了，不會(huì)形成中子星或黑洞。
• 光致解離，發(fā)生在200倍太陽(yáng)質(zhì)量或更大的大質(zhì)量星，核心溫度高到光子能擊碎原子核的程度（100億K）。原子核吸收光子后，碎裂自由的質(zhì)子、中子（合稱核子）。此時(shí)核心就是一鍋質(zhì)子中子湯，幾乎重現(xiàn)了宇宙大爆炸后1s的情形。當(dāng)核心全部核子化后，坍縮停止。然而隨著能量逃逸，溫度下降，熱壓力下降，坍縮重新開(kāi)始，導(dǎo)致質(zhì)子、中子簡(jiǎn)并，此時(shí)核心質(zhì)量超過(guò)了中子星質(zhì)量上限，坍縮得以繼續(xù)，最終形成黑洞。外溢的能量以高能光子的形式?jīng)_擊外層，是否引起爆發(fā)不能確定，也有可能是伽馬暴：原因是黑洞形成后急速吸積核心附近的物質(zhì)，數(shù)十秒內(nèi)吸積一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)！部分被吸積的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)到黑洞的自轉(zhuǎn)軸附近產(chǎn)生相對(duì)論性噴流（jet）.

內(nèi)部機(jī)制講完了，開(kāi)始答題。SN的光度已經(jīng)給你直觀的印象，但不夠。題主問(wèn)有多恐怖，我理解為外面的我們能看到什么現(xiàn)象。能看到好多：

• 首先，沒(méi)有變化。沒(méi)錯(cuò)，在超新星爆炸開(kāi)始時(shí)，亮度沒(méi)有變化。理解這點(diǎn)很重要，以太陽(yáng)為例，我們剛看到的太陽(yáng)光是什么時(shí)候的？答，八分鐘前。對(duì)也不對(duì)，它是八分鐘前的，太陽(yáng)大氣層的光球?qū)影l(fā)出的。然而，光球的能量來(lái)自太陽(yáng)核心，核心的能量以光子傳到光球需多久？一千萬(wàn)年！So，為什么我們?cè)趲资靸?nèi)看到SN的亮度提高了億倍？SN Ia沒(méi)有外殼，傳的快啊。CCSN有外殼，但有激波啊。激波上千公里每秒傳播，幾十天傳到了超新星表面。
• 然后，中微子流。根據(jù)延時(shí)爆發(fā)機(jī)制，中微子球在加熱激波后，與物質(zhì)脫耦（就是作用很弱的意思），以光速如無(wú)人之境離開(kāi)SN，進(jìn)入星際空間，此刻激波還在外傳了。
• 然后，亮瞎眼的光或者伽馬暴。電子俘獲、鐵核坍縮類型的CCSN，被拋射的外層物質(zhì)發(fā)出亮瞎眼的光。配對(duì)不穩(wěn)定、光致電離類型的CCSN，激波和外層物質(zhì)作用，發(fā)出高能量伽馬射線。
• 然后，放射性元素。亮度達(dá)到峰值，能量終于傳到表面，外層物質(zhì)被拋射到星際空間，發(fā)生重核合成過(guò)程。元素周期表中，鐵之后的元素是SN爆發(fā)后通過(guò)中子俘獲合成的，以鐵族的居多。
• 然后，行星狀星云。拋射的物質(zhì)冷卻，和星際物質(zhì)作用，減速，形成行星狀星云。Ia SN的遺跡僅有行星狀星云，沒(méi)有致密天體。
• 然后，電磁脈沖。行星狀星云中的中子星，磁軸和自轉(zhuǎn)軸不重合，磁極附近的電子產(chǎn)生同步輻射。當(dāng)磁軸與自轉(zhuǎn)軸的夾角掃過(guò)我們的探測(cè)器，接收一次脈沖。
• 最后，X射線。中子星、黑洞，吸積伴星或超新星的垃圾，在它們的赤道附近形成一個(gè)類似圓餅的結(jié)構(gòu)——吸積盤(pán)。吸積盤(pán)面的溫度高達(dá)上百萬(wàn)開(kāi)爾文，發(fā)出X射線。

補(bǔ)充?？赡茴}主沒(méi)有從我的描述感到恐怖，如果在太陽(yáng)處放一顆CCSN（注意，太陽(yáng)是小質(zhì)量恒星，結(jié)局是CO白矮星，不是超新星），那么，

• 它爆發(fā)時(shí)的半徑超過(guò)太陽(yáng)半徑的1000倍，對(duì)比，日地距離約為太陽(yáng)半徑的210倍。所以我們?cè)谒亲永铩?/li>
• 它爆發(fā)時(shí)的峰值亮度是太陽(yáng)的幾十億倍，對(duì)比，地球僅接收太陽(yáng)能量（功率）的20億分之1。相當(dāng)于我們接收了太陽(yáng)1s的全部輻射，足以融化地球。
• 每秒鐘，約有上百億的太陽(yáng)中微子穿過(guò)我們的身體。CCSN的中微子便是乘以億，什么后果？SN1987A在大麥哲倫星云，離我們20萬(wàn)光年。爆發(fā)時(shí)，日本的神岡中微子探測(cè)器接收到了3個(gè)中微子，所以，我們應(yīng)該會(huì)被中微子打成篩子。
• 如果它是光致解離超新星，能量可能主要以伽馬暴釋放，后果你懂的。
• 亮度達(dá)到峰值，開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)幾百天的放射性元素衰變。有沒(méi)有想過(guò)，為什么爆發(fā)后的光度曲線那么長(zhǎng)（余暉），答案正是放射性元素衰變（Ni56,Co56，半衰期一個(gè)月）?？匆幌挛医o的光度曲線圖，余暉的絕對(duì)星等是多少？沒(méi)錯(cuò)，一般的SN遺留幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的放射性元素（SN Ia大約合成了0.7倍太陽(yáng)質(zhì)量的放射性元素）！
• 行星狀星云，不是善類，雖然遠(yuǎn)觀好美（激波），它以數(shù)千公里每秒的速度向外膨脹。行星狀星云還是高能宇宙線源，GeV~TeV能量的高能粒子的誕生地之一。