超新星爆發的機制是怎樣的，為何Ia型超新星能測量宇宙距離？

原標題：超新星爆發的機制是怎樣的，為何Ia型超新星能測量宇宙距離？

恆星生命演化末期經歷的超新星爆發，為何可被運用於宇宙探索之中

在茫茫宇宙中，存在著各種不同的物質形態：小到宇宙塵埃、大到星系團。雖然，我們人類通過儀器可觀測到的宇宙組成部分，僅占據了宇宙物質的極小一部分。但這並不妨礙像恆星這樣的星體類型，可以在宇宙的演化中扮演重要角色。隨著時間的遞進，恆星也會跟隨宇宙演化的腳步同步自己的生命進度條，而超新星便是恆星自身演化末期的一個特殊階段。那麼，超新星爆發的機制到底是怎樣的，為何Ia型超新星能測量宇宙距離？

什麼是超新星-有氫吸收線的II型超新星應具備的條件

眾所周知，宇宙中的所有天體都有其獨立的生命演化周期，而身處其中的恆星自然也不會成為例外。恆星的一生會因為不同的屬性特徵而具有不同的演變方式，而超新星便是恆星這個群體中一部分恆星演化過程中的一個階段。當恆星失衡坍縮導致中心冷卻，足夠大的恆星便會發生劇烈爆發，就好比是一顆恆星的「暴死」過程。

相對而言，超新星在星系中較為罕見，比如銀河系也大約需要50年左右才會發生一次。而恆星的演化路徑很大程度上都與其質量有關，比如我們的太陽便會因為沒有足夠的質量，而無法最終爆炸成超新星。簡單來講，恆星進入超新星狀態必須滿足這兩個條件之一：要麼，從附近鄰居積聚物質的恆星，在失控後點燃了核反應；要麼，恆星由於沒有足夠的核燃料，而在自己的引力作用下坍塌。

事實上，對於初始質量和金屬丰度不同的恆星而言，它們最終坍縮成的超新星類型也有所不同。而超新星光譜上不同元素的吸收線，則被科學家當作了超新星類型的主要劃分依據，比如其中有氫吸收線的II型超新星。此類超新星要求恆星的質量應該處於太陽質量的8到15倍之間，以確保當其燃料耗盡的時候，仍可通過自身的質量和壓力促使碳融合。

隨著中心重元素的集聚，恆星的結構開始變得像洋蔥一樣出現了分層，而位置更靠恆星外部的元素，也變得越來越輕。恆星開始內爆的時間點，便始於其核心質量超過錢德拉塞卡極限之時。在這樣的反應過程中，由於被高度加熱的核心變得太密，以至於恆星的核心將內爆反彈了回來。於是，那些排入太空之中的恆星物質成為了超新星，而該反應過程最後的剩餘物體，便是被我們叫做中子星的稠密星體。

什麼是超新星爆發-超新星爆發的機制是怎樣的

簡單來說，超新星爆發其實就是部分恆星生命末期會經歷的劇烈爆發形式，當此類事件發生的時候，甚至可以照亮超新星所在的整個星系。而在此過程中所散發出的突發性強烈電磁輻射，則可以在該空間中持續數周、乃至數月的時間之後才會消失不見。那麼，如此強大的超新星爆發事件，其背後到底蘊藏了怎樣的爆發機制？

早在20多年前，科學家們就通過對Ia型超新星的研究，了解到我們的宇宙膨脹速度並不是恆定不變的。與此同時，三位獲得諾貝爾獎的物理學家，還從宇宙的膨脹正在加速這一現象，提出了暗能量的存在，這是一種至今仍充滿神秘感的排斥力形式。

那麼，在威力如此強大的超新星爆發背後，到底蘊藏著一種怎樣的機制，又會不會與我們地球上的引發爆炸機制類似？錢德拉X射線天文台隸屬於NASA（美國國家航天局） ，而新的Ia型超新星殘骸圖像則由其捕獲：紅色部分的低能X射線，展示了因為超新星爆炸而不斷擴散的碎片；而藍色高能射線所顯示的內容，則是高能電子的殼，也就是所謂的爆炸波。

為了深入了解這些宇宙深空中的超新星爆炸內部到底是如何工作的，科學家們使用了一種被稱為DDT（臨界爆燃-爆轟過渡）的新模型。從而通過化學火焰的模擬實驗結果，以驗證模型和結果的正確性，通過這項新的研究，或許可從很大程度上解決之前存在的諸多困惑。當然，研究的結果並沒有讓我們失望，當實驗中由火焰產生的湍流高到一定程度的時候，位於IA型超新星中的DDT便會在此時自動被觸發。

簡而言之，湍流加劇了反應過程，並導致了超新星爆炸，研究人員將可以驅動火焰自動產生湍流而發生爆炸的條件，定義成了一個關鍵標準。而且，科學家們已經確定，這樣的過程並非熱核爆炸特有。比如，空氣中的氫氣和甲烷在化學系統中，也具有相似的反應機制。你可能很難想像，當我們將其運用到地球上的生產工作時，還可以在提高發電率的同時，改進太空飛行器的推進系統。

為了確定DDT足夠全面的信息，科學家們還將在之後的研究中，在不同類型的爆炸場景中應用此次實驗中的新模型。雖然，Ia型超新星在亮度這個層面上具有一定的相似性，但其中存在的一些細微差別，則可能對我們的計算產生一些影響。不管是在宇宙距離測算方面的利用，還是暗能量性質的探索，這樣的研究工作都會給宇宙學和天體物理學帶來特別深遠的影響。

Ia型超新星SN SCP-0401-最遠的「標準蠟燭」星型爆炸

一直以來，Ia型超新星都是宇宙空間中最讓科學家們關注的事件之一。正因為它們會散發出相對比較固定的光度，被當作宇宙「標準蠟燭」的它們，成為了計算宇宙距離的工具。比如，與地球相距100億光年左右的超新星SCP-0401，雖然，哈勃太空望遠鏡早在2004年的時候就發現了它的存在，但其最終被確認卻是在數年之後。通過可以捕獲更多數據的新儀器，科學家們更全面的研究了其巨大而古老的恆星爆炸，更為我們解開了許多現有的宇宙謎團。

而超新星SN SCP-0401的爆發時間，則發生在宇宙發生大爆炸之後的37億年左右，如此古老的超新星本身就是可靠的宇宙學信息。在之後的時間裡，這顆具有遙遠特徵的Ia型超新星，被科學家們稱為「標準蠟燭」，並將其運用到宇宙膨脹速度和神秘暗能量性質的研究之中。不管是暗能量具有怎樣的性質、暗能量的變化是否和時間有關，以及暗能量和宇宙膨脹之間存在著怎樣的關聯，都是促使我們研究超新星SN SCP-0401的源動力。

簡而言之，超新星SN SCP-0401的出現，不僅為我們提供了測量超新星的實例，其足夠遙遠的時間距離，更記錄下了這100億年的宇宙膨脹史。當然，這樣的超新星只代表了宇宙歷史中的某個數據點，倘若要對暗能量在宇宙演化史上發揮的作用進行確認。那麼，我們還需要研究出更多甚至比哈勃望遠鏡還要先進的探索儀器，以尋找更多和超新星SN SCP-0401一樣古老的遙遠天體。