参宿四生命的最后几分钟和超新星爆发场景预测

之前108黑科技的一些文章，我们介绍了参宿四的结局，可能会通过超新星爆发的方式变成黑洞或者是中子星，作为一颗红超巨星，目前参宿四已经处于其生命演化的末期，在未来数十万年内，它随时可能会发生超新星爆发。实际上在它生命的最后阶段，可能会发生得非常快，在几分钟之内就会引发巨大的变化。

著名恒星的色度图，最亮的红超巨星参宿四显示在右上方。图片来源： European Southern Observatory

今天我们就来看看参宿四最后几分钟之内会发生哪些事情，以及在发生超新星爆发以后会有哪些壮丽的场景。

我们的太阳，生命很长，可以超过100亿年，在这段时间中，温和的核聚变会将太阳上的氢元素合成氦元素，然后太阳最后在超新星爆发中将氦转变成碳元素，抛去外层物质，中心留下一颗致密的白矮星。

红外线显示，猎户座中的三颗主要恒星分别是参宿四，觜宿一和参宿五。在红外光下，参宿四（左下方）是夜空中最亮的星星。图片来源：NASA / WISE.

但是对于参宿四这样一颗质量达到太阳11倍的恒星来说，它内部的温度会更高，可以将碳元素进一步融合成更重的元素。

参宿四是天空中最亮的十颗恒星之一，离太阳系有640光年，也就是我们现在看到的参宿四其实是14世纪的参宿四，也许它现在就已经发生了超新星爆发。实际上，虽然参宿四并非是肉眼看到的最亮的恒星，但是因为人眼只能看到它13%的能量输出，如果我们能够看到整个电磁频谱（包括红外光谱），那么参宿四将成为宇宙中除太阳以外最明亮的恒星。

在参宿四周围形成的恒星物质星云，按比例显示在内部红色圆圈中。这种结构类似于恒星发出的火焰，是由于死亡恒星将其物质散布到太空中而形成的。图片来源：ESO/L. Calçada.

进入参宿四生命的倒计时，它首先会开始膨胀，也就是我们现在所看到的红超巨星状态，其表面已经膨胀到太阳直径的900倍，如果在太阳系的话，那它的表明已经到小行星带了。在膨胀的同时，它会不断的失去自身的质量，这些飞散的物质一直延伸到海王星轨道的距离上。

目前，参宿四的亮度已经达到了太阳的10万倍，这意味着其物质流失速度很快。当其处于生命最后几分钟的时候，其内部已经产生了大量的硅元素和硫元素，而且这些硅元素和硫元素也开始融合成铁元素、镍元素、钴元素。

一颗巨大恒星的解剖结构，最终形成II型超新星。图片来源：Nicole Rager Fuller for the NSF.

当铁元素等元素产生以后，它就无法进一步产生核聚变反应了。其内部就会极为炙热，而且因为铁元素等不会进一步融合，那也就意味着参宿四的核心不会产生新的辐射源，也就导致引力会占上风，就会把整个恒星向中心拉，没有核聚变的支撑，整个参宿四的质量都会压迫在恒星核心上，从而使其变得超高温、超高压，超致密，一旦达到某个临界点，参宿四中心的原子核就会被挤破，原子结构被打破，电子被压进原子核内，跟质子结合变成中子。

这就是Ⅱ型超新星的产生过程，也被叫做核塌缩超新星。当内部产生了致密的中子核心以后，外部的恒星物质还在向内部坍缩，如果外部的物质够多，内部的中子核心还可以进一步被压缩变成黑洞，如果外部的物质不够对，这中子核心就如同一块铁板一样，将坠落的恒星外层物质反弹出去，从而产生短暂的闪光。