超新星的形成原因是什么？

一种超新星是由一颗垂死的大质量恒星的“最后欢呼”引起的。当一颗质量至少是太阳五倍的恒星以惊人的爆炸声熄灭时，就会发生这种情况！

大质量恒星在其核心或中心燃烧大量核燃料。这会产生大量能量，因此中心会变得非常热。热量会产生压力，而恒星核燃烧产生的压力也会阻止该恒星坍缩。

恒星在两种相反的力量之间保持平衡。恒星的引力试图将恒星挤压成尽可能最小、最紧密的球体。但恒星核心中燃烧的核燃料会产生强大的向外压力。这种向外的推力抵抗了引力向内的挤压。

是什么将恒星凝聚在一起？是恒星内部引力与恒星核心向外扩散的热量和压力之间的平衡。

当一颗大质量恒星耗尽燃料时，它会冷却下来。这会导致压力下降。引力占了上风，恒星突然坍缩。想象一下，一个质量是地球一百万倍的物体在 15 秒内坍缩！坍缩发生得如此之快，以至于会产生巨大的冲击波，导致恒星的外部爆炸！

通常会留下一个非常致密的核心，以及一团不断膨胀的热气云，称为星云。一颗比我们的太阳大 10 倍以上的恒星的超新星可能会留下宇宙中最致密的物体——黑洞。

蟹状星云是银河系中一颗巨大恒星的残留物，该恒星距离我们 6,500 光年。天文学家和细心的观察者在公元 1054 年看到了这颗超新星。图片来源：NASA、ESA、J. Hester 和 A. Loll（亚利桑那州立大学）

第二种超新星可能发生在两颗恒星相互绕转的系统中，其中至少有一颗恒星是地球大小的白矮星。白矮星是太阳大小的恒星耗尽燃料后留下的。如果一颗白矮星与另一颗白矮星相撞或从其附近的恒星中吸收过多物质，白矮星就会爆炸。

在这幅图中，一颗白矮星从伴星上吸走物质。最终，这将导致白矮星爆炸。图片来源：STScI

超新星有多亮？

这些壮观的事件可能非常明亮，以至于它们的光芒会持续数天甚至数月，盖过整个星系。它们在整个宇宙中都可以看到。

不是很常见。天文学家认为，像我们银河系这样的星系中，每个世纪大约会出现两到三颗超新星。由于宇宙中包含如此多的星系，天文学家每年都会在银河系外观察到数百颗超新星。太空尘埃阻挡了我们对银河系内大多数超新星的视线。

科学家通过研究超新星，对宇宙有了很大的了解。他们使用第二种类型的超新星（涉及白矮星的那种）作为尺子，来测量太空中的距离。

他们还了解到恒星是宇宙的工厂。恒星产生制造宇宙中一切所需的化学元素。在它们的核心，恒星将氢等简单元素转化为更重的元素。这些较重的元素，如碳和氮，是生命所必需的元素。

只有大质量恒星才能产生金、银和铀等重元素。当超新星爆炸时，恒星会将储存的和新产生的元素分布到整个太空中。