新星爆发机制
从中子物质到夸克胶子等离子体的相变
!射线暴：从中子物质到夸克胶子等离子体的相变!洪碧海!，"，李小波#（!$丽水学院物理系，浙江丽水"#"%%%；#$上海交通大学物理系，上海#%%%"%；"$丽水学院计算机系，浙江丽水"#"%%%）摘要：指出快速旋转的新生中子星内部存在着从正常强子物质到夸克胶子等离子体的相变过程，而!射线暴所释放的巨大能量可能正是这种相变过程的结果。
在新诞生的中子星通过偶极电磁辐射和四极引力辐射损失能量而减速时，其中心密度增加，并可能达到&’(的相变密度（原子核密度的) "!%倍）。
这种相变所释放出的能量可以解释!射线暴的强大能量暴发及其聚束效应。
!射线暴位置附近相当致密的气体环境和在其*射线余辉中金属发射线的观测是对这种观点的支持。
我们还给出了一些预言。
关键词：!射线暴（+,-）；夸克胶子等离子体（&+.）；奇异夸克物质（/&0）；超新星（/12345678）中图分类号：.!9#文献标识码：:文章编号：!%%;<=>9?（#%%)）%#<%%#"<%=!"##"$"%&’()*)：+,")-.("/)0*01/2(1#3-’*(1/4"**-(*15’"(6<!7’1/+7")#"@65A-B C8B!，#，D B*B86E6"（!$(3284F G35F6H.C I J B K J，D B J C1B L5B734J B F I，D B J C1B M C3N B85A"#"%%%，’C B58；#$(3284F G35F6H.C I J B K J，/C85A C8B O B86F65A L5B734J B F I，/C85A C8B#%%%"%，’C B58；"$(3284F G35F6H’6G21F34/K B35K3，D B J C1B L5B734J B F I，D B J C1B M C3N B85A"#"%%%，’C B58）89)*(":*：P F B J J1A A3J F3Q F C8F F C3B55343534A3F B K35A B536H A8G G848I E14J F（+,-）G8I E3F C343J1R F6H F C3 F485J B F B656H564G8R C8Q465B KG8F F34F6S184T<A R1652R8J G8（&+.）B5482B Q R I<46F8F B5A85Q J2B5<Q6U5 53U E645531F465J F84J$V C35J1K C858J K35F531F465J F84J R6U JQ6U5F C461A CQ B26R33R3K F46G8A53F B K85Q S18Q412R3A487B F8F B658R48Q B8F B65，F C3B5K438J B5A K35F34G8I438K C F C3&’(F485J B F B65Q35J B F I，B$3$，)<!% F B G3J6H51K R384Q35J B F I$/1K C T B5Q6H3534A I43R38J3H46GF C32C8J3F485J B F B65U61R Q E343J265J B E R3H64+,-R6K8F B6585Q F C3B465R B53J6E J3473Q B5F C3*<48I8H F34A R6UJ12264F F C B J B Q38$/6G3243Q B K F B65J B5F C B JG6Q3R 843A B735$;-%<1(=)：A8G G848I E14J F（+,-）；S184T<A R1652R8J G8（&+.）；J F485A3S184TG8F F34（/&0）；J12345678收稿日期：#%%)<%!<##作者简介：洪碧海（!?=><），男，浙江松阳人，博士。
理解黑洞的形成和性质
理解黑洞的形成和性质黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，它的形成和性质一直以来都是天文学家和物理学家们关注的焦点。
本文将解析黑洞的形成机制以及其性质，并探讨其在宇宙中的重要作用。
一、黑洞的形成黑洞形成源于恒星的演化。
当一颗巨大的恒星燃尽了核心的燃料时，核心便会崩塌。
这个崩塌过程被称为超新星爆发。
对于比太阳质量更大的恒星，超新星爆发后，核心会产生高密度物质聚集，形成一个奇点，即黑洞的核心。
在奇点周围的某个范围内，存在一个无法逃离的引力区域，称为事件视界。
超过事件视界的物质将无法逃逸，形成黑洞。
黑洞的大小与它吞噬的物质量相关。
二、黑洞的性质1. 引力黑洞是由超高密度物质聚集而成，因此具有极大的引力。
根据爱因斯坦的广义相对论，大质量物体会曲折空间和时间，形成引力场。
黑洞引力极强，甚至连光也无法逃脱。
2. 时间延展黑洞附近的引力场十分强大，这导致时间相对于其他地方流逝得更慢。
这种现象被称为时间延展。
当物体靠近黑洞时，时间流逝会变得非常缓慢，甚至可以停滞。
3. 振荡和辐射黑洞不仅具有强大的引力，还会发出震荡和辐射。
当物质进入黑洞后，它会加速自转，从而产生引力波。
引力波是宇宙中最微弱的信号之一，黑洞的存在为探测引力波提供了重要的依据。
4. 超光速旋转黑洞可以以超光速旋转。
它在旋转过程中扭曲了周围的时空，形成了一个奇异的环境。
旋转黑洞的性质复杂而多样，物质在黑洞附近的运动也十分奇特。
三、黑洞的重要性黑洞在宇宙中起着重要的作用。
首先，黑洞对宇宙的演化起着关键的作用。
它们吞噬周围的物质，改变了宇宙的结构。
其次，黑洞可以释放出大量的能量，这对于宇宙中的星系形成和星系演化具有重要意义。
最后，黑洞的存在也为人类研究引力和宇宙学提供了巨大的机会。
结论黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，其形成和性质一直以来都备受科学家们的关注。
通过了解黑洞形成的机制和其性质，我们不仅可以更好地理解宇宙的起源和演化，还能够推动物理学和天文学的发展。
黑洞的研究还具有重要的应用价值，例如探测引力波等。
宇宙中的天体运动
宇宙中的天体运动宇宙，是一个浩瀚而神秘的存在。
在这个无垠的空间中，无数的天体在演绎着它们独特而美丽的运动。
从行星公转到恒星爆发，从彗星轨迹到星系碰撞，天体运动是宇宙中最为壮观和引人入胜的现象之一。
本文将深入探索宇宙中的天体运动，了解其背后的机制和奥秘。
1. 行星的公转和自转行星是太阳系的重要组成部分，它们围绕太阳进行公转，并且同时自转。
行星的公转轨道是一个椭圆，其中太阳位于椭圆的一个焦点上。
根据开普勒定律，行星公转速度随着离太阳距离的增加而减小。
而行星的自转则是指行星自身绕自身轴旋转的运动，这决定了行星的昼夜交替。
2. 恒星的演化和爆发恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们通过核融合反应将氢转化为氦的过程中释放出巨大的能量。
恒星的演化经历了主序星阶段、红巨星阶段、白矮星阶段等不同的生命周期。
当恒星内部的氢耗尽时，核聚变反应会停止，恒星会发生爆发，成为一个新星或超新星。
超新星的爆发释放出极为庞大的能量，还能形成黑洞或中子星等奇特的天体。
3. 彗星和小行星的轨道彗星和小行星是太阳系中的两类特殊天体，它们有着不同于行星的轨道特征。
彗星的轨道通常为椭圆形，长轴的起点在某一点和太阳之间，这意味着彗星会以极高的速度经过近日点，然后在远日点处远离太阳。
而小行星则大都处于主行星之间，它们的轨道通常呈现出相对平坦的椭圆形。
4. 星系的碰撞和合并宇宙中的星系有着各种形状和大小，它们也在不断地发生碰撞和合并的过程中演化和扩散。
当两个星系相互靠近时，它们的引力会产生作用，最终导致它们发生碰撞。
碰撞后，星系可能会合并成一个更大的星系，也可能发生离散和分离。
5. 黑洞的引力和吸积黑洞是宇宙中最神秘和最为引人入胜的天体之一，其强大的引力场效应是其最为突出的特点。
根据广义相对论的理论，黑洞会弯曲周围的时空，并吞噬靠近它的物质。
这种吞噬过程被称为吸积，黑洞通过吸积物质来增加自身的质量和能量。
总结起来，宇宙中的天体运动是一门充满魅力的科学。
伽玛射线暴的特征与机制分析
伽玛射线暴的特征与机制分析伽玛射线暴（Gamma-ray bursts，缩写为GRB）是宇宙中最强烈的爆发事件之一。
它们以极高的能量释放出强烈的伽玛射线，并且在其他波长上也有明显的辐射。
过去几十年来，科学家通过观测和研究逐渐揭示了伽玛射线暴的一些特征和可能的机制。
首先，让我们来了解一下伽玛射线暴的特征。
伽玛射线暴通常持续时间很短，从几毫秒到几千秒不等，强度也非常强大。
这使得它们成为天文学中最具挑战性的研究对象之一。
此外，伽玛射线暴还具有高能辐射的特点，伽玛射线的能量可以达到很高，甚至超过了宇宙中其他电磁波的能量。
这使得伽玛射线对宇宙物理和高能物理的研究具有重要意义。
关于伽玛射线暴的机制，科学家们提出了几种可能的解释。
其中一种是“超新星爆发模型”，认为伽玛射线暴是恒星死亡的结果。
当恒星质量超过一个临界值时，它会发生超新星爆发，并释放出巨大的能量。
这种能量释放会在恒星核心塌缩时产生伽玛射线暴。
然而，这一模型并不能解释伽玛射线暴的所有特征，因此科学家们还需要进一步的研究来完善这个理论。
另一种可能的解释是“双星合并模型”。
这个模型认为，伽玛射线暴是由两颗中子星或黑洞合并引起的。
当两个紧密相连的天体合并时，它们会释放出大量的能量，产生伽玛射线暴。
这个模型解释了一些伽玛射线暴的特征，但仍有一些问题需要进一步探索和解答。
此外，还有一种相对较新的理论是“磁体重力坍缩模型”。
这个模型认为，伽玛射线暴是由一个非常大质量的恒星或天体在极端条件下坍缩形成的。
在这个过程中，磁场和引力相互作用，释放出强大的能量，产生伽玛射线暴。
这个模型解释了伽玛射线暴持续时间短暂的特征，并且与观测结果相符合，但仍需要更多的观测数据和理论支持。
尽管我们已经有了一些关于伽玛射线暴的认识，但这个领域仍然存在许多谜团等待我们去解开。
我们需要更多的观测数据来验证和完善不同的理论模型，以更好地理解伽玛射线暴的形成机制。
同时，我们也希望新的观测设备和技术的发展能够为我们揭示更多关于伽玛射线暴的秘密。
超新星中微子
超新星中微子的介绍
• 按照恒星死亡类型，超新星可以分为两大类：
• （1）Ia型，通常认为是由双星系统中，白矮星吸积伴星超过钱氏 质量而点燃热核爆炸造成的，其结果是把整个白矮星完全销毁， 没有致密残骸。
• （2）其余的所有超新星都是核塌缩型（Core-collapse SNe）， 包括II型超新星（如SN1054，SN1987A），Ib 型(如SN2001ig， SN2005cz)，Ic 型，电子对不稳定超新星等等。
中微子震荡效应
由于超新星爆发时核力阻止核坍塌产 生的冲击波在超新星内部的传播，会 产生震荡效应，从而导致超新星的物 质密度分布随时间变化而变化，而且
其密度会出现不连续现象，这种效应
也会对中微子的传播和不同味道之间 的中微子相互转换造成影响
大值，这种现象类似于物理学中
常见的共振现象
超新星中微子 研究目的
历史上比较著名的超新星中微子探测装 置有：日本的神冈（Kamiokande）中 微子探测器，美国的IMB中微子探测器， 俄罗斯的Baksan和LSD中微子探测器 近几年来正在运行且可以用于探测超新 星中微子的探测装置有：日本的超级神 冈（KamiokandeⅡ）和KamLAND中 微子探测器，意大利的Borexino、 ICARUS和LVD中微子探测器，加拿大的 SNO中微子探测器，IceCube等。
中微子从超新星内传播过程中3种效应
中微子集体效应
中微子产生以后，中微子与中微子之 间会有弱相互作用，虽然单对中微子 -中微子相互作用很小，但是由于大 量中微子的存在，它们之间的集体相 互作用产生的效应就很大，这种效应 被称为中微子集体效应
MSW效应
中微子在超新星内传播，与超新 星物质之间会有相互作用，这也 会对不同味道中微子之间相互转 换产生影响，当中微子经历的超 新星物质处于某一密度时，中微 子之间的转换会突然达到一个极
磁单极存在的天文观测证据和它在天体物理学的重大作用―磁
Lm bLEdd
(b 10 102 )
(爆发瞬间)
超新星爆发以后
超新星爆发瞬间，天体核心物质密度接近或超过原子核密度，聚集 在核心中的磁单极催化核子衰变反应产生的RC光度及其辐射压非常 巨大, 使得包括星体核心在内的整个星体物质(处于高温等离子体状 态)向外抛射。核心区域的磁单极通过电磁相互作用也随着等离子体 物质向外抛射。星体核心区域物质密度急剧下降，核心区磁单数目 也下降，因此RC光度及其辐射压強将会大幅度降低。此后那些抛射 速度低于逃逸速度的物质(包括一些磁单极)开始向星体中心回落。 它使得星体中心的物质密度再次较快地增长。星体核心内的磁单极 仍然持续不断地催化核子衰变产生RC光度和相应的辐射压, 抗拒着 (c) 2 回落物质的坍缩。由于RC光度 Lm s (nB ) , 中心物质密度不仅 不可能趋向于无穷大，而且将会远远低于核密度(否则将出现再次爆 发。残留的星体最后终于会达到某种稳定的平衡状态:它内部核心磁 单极催化核子衰变产生RC光度必定远远低于这个残留星体的 Eddington光度。
II.磁单极存在的天文观测证椐
问题(1983年) ：如果粒子物理学中有关磁单极的观念及其RC效应 是正确的，它会对天体物理学带来什么重要的作用?它们会产生 哪些重要的观测效应? 利用磁单极催化核子衰变反应作为能源, 1985年我们提出了<含磁 单极的超巨质量恒星－类星体与活动星系核模型> ( 替代黑洞模型 )。 星系核心的超巨质量天体在其周围附近区域的引力效应类似于黑洞 . 含有足够数量磁单极的超巨质量天体既无黑洞视界面、也无中 心奇异性, 这是由于磁单极催化核子衰变反应的速率正比于物质 密度的平方.衰变出来的轻子与光子向外发射, 因此中心密度不 可能趋向无穷大.结合粒子物理学中的RC效应,避免了经典广义相 对论的黑洞理论呈现的中心奇异性问题. 2001年，我们的有关论文（ Peng & Chou, 2001, ApJL)明确地提出了 五个主要理论预言。其中三个定量预言被后来的天文观测证实。
超新星中微子的探测
超新星中微子的探测超新星中微子的探测超新星中微子的探测是天文学和粒子物理学领域的重要课题之一。
中微子是一种质量极小、几乎没有相互作用的基本粒子，但它们在超新星爆发过程中的产生和传播具有重要的意义。
本文将探讨超新星中微子的探测方法和重要性。
一、超新星爆发和中微子的产生超新星爆发是恒星生命周期中最壮观、最能释放能量的天文事件之一。
当恒星消耗核燃料后，其内部无法抵消重力的压力，导致恒星核心占据更小的体积，进而引发爆炸。
在超新星爆发的过程中，大量的能量被释放，包括光子、中微子等。
中微子是超新星爆发中产生的重要粒子之一。
它们在超新星爆发中的能量释放过程中扮演了重要的角色。
中微子的质量极小，几乎没有电磁相互作用，因此能够穿过恒星物质和星际介质，传播到宇宙深处。
二、超新星中微子的探测方法超新星中微子的探测是一项极具挑战性的任务。
由于中微子相互作用弱，很难直接探测到它们。
目前常用的探测方法主要有中微子探测器和间接观测方法。
1. 中微子探测器中微子探测器是一种专门用来探测中微子的仪器。
它们通常采用液闪技术或水切伦科夫技术来进行探测。
液闪技术利用液体闪烁体来探测中微子，当中微子与液闪体中的原子核发生相互作用时，产生的能量释放将导致光子的发射，进而被光电倍增管探测到。
水切伦科夫技术则是利用中微子与水分子相互作用时产生的切伦科夫辐射来进行探测。
2. 间接观测方法除了中微子探测器，还可以利用间接观测方法来研究超新星中微子。
例如，超新星爆发时产生的中微子会与星际介质和周围物质发生相互作用，产生一系列的现象，如中微子辐射后的贫乏，以及超新星爆发过程中伴随的光学、射电、X射线等辐射信号。
研究这些现象可以间接推断出超新星中微子的信息。
三、超新星中微子的重要性超新星中微子的研究对于理解宇宙的演化和物质的性质具有重要的意义。
1. 宇宙演化超新星爆发是宇宙中重要的能量释放事件之一。
研究超新星中微子可以揭示宇宙中恒星形成和演化的过程，了解宇宙星系的形成和演化机制。
第三章 恒星的演化
2．较高质量 (M > ~2M⊙) 恒星的演化 (20.4, 21.221.3) (1) 与低质量恒星演化的主要区别 恒星内部的H燃烧通过CNO循环进行，内部温度更高， 辐射压对维持恒星的力学平衡起更大的作用，主序寿 命更短。 He核不再是简并的，C和更重元素的燃烧可以进行。 核心区核反应产生的能量主要以对流的方式向外传递。
第三章 恒星的演化
§3.1 主序星的演化 §3.2 恒星主序后的演化 §3.3 恒星演化的观测证据 §3.4 密近双星的演化
§3.1 主序星的演化
(20.1)
1. 恒星演化的基本原理
恒星在一生的演化中总是试图处于稳定状态（流体 静力学平衡和热平衡）。当恒星无法产生足够多的能量 时，它们就无法维持热平衡和流体静力学平衡，于是开 始演化。
L ~ M 2.5-4, R ~ M 0.5-1
主序星的演化
(1) 零龄主序 (zero age main-sequence star, ZAMS) 刚刚开始核心H燃烧的恒星，在H-R图上占据主序 带的最左侧。 (2) 演化时标 ——核反应 (4 1H→4He +γ) 时标 tn＝η△Mc2/L ≈(1010 yr) (M/M⊙) (L/L⊙)-1 ≈(1010 yr) (M/M⊙)-2.5 for M > M⊙ or (1010 yr) (M/M⊙)-2 for M < M⊙
(4) 特大质量恒星的演化
星风引起的质量损失和恒星 演化。 高光度恒星通常有很强的星 风～10-6-10-4 M⊙yr-1 如沃尔夫-拉叶(WR)星。 演化过程 O型星→蓝超巨星→（红超巨 星）→WR星→Ib/Ic型超新星 + 中子星/黑洞
小结：
不同质量恒星的演化结局
恒星初始质量 (M⊙) < 0.01 0.01 < M < 0.08 0.08 < M < 0.25 0.25 < M < 8 8 < M < 12 12 < M < 40 M > 40 演化结局 行星 褐矮星 He白矮星 CO白矮星? ONeMg白矮星? 超新星→中子星? 超新星→黑洞?
星海求知章节答案
1.1人类天生就是追星族1【单选题】现在最大的地面射电望远镜口径已达( )米。
C、3052【单选题】上个世纪( )年代,人类开始使用空间望远镜,掌握了空间技术。
D、703【多选题】下列哪些学科属于现代社会六大技术学科?( )ABCA、数学B、物理学C、天文学4【判断题】在远古时代,人们通过仰观日月星辰的运行获得农耕或游牧的重要启示。
( )对5【判断题】布鲁诺是第一个用望远镜观察星空的人。
( )X1.2古人观天1【单选题】1975年山西襄汾县陶寺村发掘出的“陶寺遗址”,据考证为帝( )都城。
C、尧2【多选题】下列哪些动物曾被我国古人用来指代天上的星辰?( )ABCA、青龙B、白虎C、玄武3【判断题】1987年河南濮阳出土的古墓中出现了最早的龙图腾实物。
( )对4【判断题】圭尺是古人用来观测月亮轨迹的天文仪器。
( )X1.3斗转星移1星空有两种运动:周日运动和( )。
D、周年运动2地球自转时,除了( ),地球上的任何点都在运动。
B、南北极点3南天周日运动的“冬夜大三角”主要是由下列哪三颗星辰构成的?( ) B、南河三C、天狼星D、参宿四4在判断星空周日运动方向时,左螺旋系统只对在南半球看到的星空有效。
( )X 5星空的周日运动是地球自转的反映。
( )对1.4 寒来暑往1下列哪个星座是北半球盛夏出现的星座?( )C、天蝎座2黄赤交角的度数为( )。
C、23°26′21〃3下列哪些季节太阳光线会直射地球赤道?( )B、春C、秋4“天蝎”这个名字是由古埃及人想象出来的。
( )X5地球到太阳的距离是1.5亿公里。
( )对1.5太阳周年视运动1、太阳周年视运动方向与地球公转方向是( )。
B、一致的2、春天时,太阳在星空背景当中的运动位置是在( )。
C、双鱼座3、秋天时,太阳在星空背景当中的运动位置是在( )。
B、狮子座4、太阳的周年视运动其实不是真实的太阳运动,而是对地球公转的反映。
( )对5、太阳周年视运动显示,太阳每年旋转180°。
2019星海求知章测三恒星 星团 星云
我的答案：√
得分： 20.0分
5
【判断题】直接能用肉眼观测到的双星被称为目视双星。( )
我的答案：×
得分： 20.0分
3.5疏散星团已完成
成绩： 100.0分
1
【单选题】下列哪个星团是唯一一个能被肉眼观看到的星团?( )
A、
船帆座RCW38
B、
巨蟹座疏散星团M67
C、
金牛座昴星团M45
D、
大麦云中的疏散星团
我的答案：C
得分： 33.3分
2
【判断题】太阳不属于任何星团。( )
我的答案：√
得分： 33.3分
3
【判断题】疏散星团的关系比较松散,没有规整的外形。( )
我的答案：√
A、
星云团
B、
反射星云
C、
发射星云
D、
暗星云
我的答案：BCD
得分： 20.0分
4
【判断题】弥漫星云是由恒星构成的。( )
我的答案：×
得分： 20.0分
5
【判断题】星云发出的光是一种电磁波辐射。( )
我的答案：×
得分： 20.0分
3.8恒星诞生于星云已完成
D、
密度很大
我的答案：D
得分： 20.0分
2
【单选题】下列哪种星云既不反射星光,也不发出荧光?( )
A、
星云团
B、
反射星云
C、
发射星云
D、
暗星云
我的答案：D
得分： 20.0分
超新星是什么
超新星是一种令人惊叹的天文现象，它揭示了恒星的终极命运和宇宙的奥秘。
什么是超新星？超新星（supernova）是指一颗恒星在其生命周期的末期发生的剧烈爆炸，释放出巨大的能量和物质。
超新星爆发是宇宙中最强大的爆炸之一，它们的亮度可以超过整个星系，甚至在数十亿光年外都可以观测到。
超新星爆发的频率大约是每个星系每百年一次，但在人类历史上，只有少数几次超新星爆发被肉眼观测到，如1054年的蟹状星云、1572年的第谷超新星和1987年的1987A超新星。
超新星有哪些类型？根据超新星的形成机制和光谱特征，可以分为Ia型、Ib型、Ic型和II型。
其中，Ia型超新星是由白矮星吸收伴星物质而引发的热核爆炸，它们的亮度比较稳定，可以作为测量宇宙距离的标准烛光。
Ib型、Ic型和II型超新星都是由恒星核心坍缩而引发的引力塌缩爆炸，它们的亮度和持续时间各不相同，取决于恒星的质量、结构和化学成分。
Ib型和Ic型超新星都是由质量较大的恒星（10-40倍太阳质量）在失去外层氢或氢和氦后爆发，而II型超新星则是由质量较小的恒星（8-10倍太阳质量）在保留外层氢时爆发。
超新星是如何形成的？超新星爆发的原因主要是恒星核心的失衡。
恒星核心是由高温高压下的核聚变反应维持平衡的，当核聚变反应停止或减弱时，核心就会受到自身重力的压缩，导致密度和温度升高。
如果核心能够重新点燃更高级别的核聚变反应，如氦燃烧、碳燃烧等，则可以暂时恢复平衡。
但当核心达到铁元素时，就无法再进行有效的核聚变反应了，因为铁元素是最稳定的元素，无法释放更多的能量。
此时，核心就会迅速坍缩，形成一个高密度物体，如中子星或黑洞。
同时，坍缩产生的巨大冲击波会将外层物质抛射出去，形成一个明亮而扩散的火球，这就是我们看到的超新星爆发。
超新星有什么影响？超新星爆发对宇宙的演化有重要的影响，它们是重元素的主要来源，也是宇宙射线的产生者，还可能影响恒星和行星的形成。
•重元素：超新星爆发可以产生比铁更重的元素，如金、银、铀等。
_荧惑守心_问题之我见
《中国科技史杂志》第30卷 第1期(2009年):83—88The Chinese Journal for the H istory of Science and Technology Vol.30No.1(2009)“荧惑守心”问题之我见武家璧(中国科学院国家天文台,北京100012)摘 要 历史上有几次不曾实际发生的“荧惑守心”事件,可能是心宿二的伴星蓝矮星的新星爆发,周期约500多年。
甲骨文“新大星并火”可以解释为新大星“合并”入大火星,可能也是心宿二伴星的一次爆发。
关键词 古新星 心宿二 再发新星中图分类号 N092∶P12092文献标识码 A 文章编号 167321441(2009)01200832061 未曾发生的“荧惑守心”事件中国古代把五大行星中的火星叫做“荧惑”。
火星外观呈火红色,因相对于地球与太阳的距离及其位相变化,使其亮度改变十分明显,视星等在+115至-219等之间变化。
火星的会合周期是780天(26个月),即在两年多的时间内,火星的视位置在恒星背景上移动一周天,在此期间内火星运行状态在黄道附近呈现出“顺行—留—逆行—留—顺行”等变化,其“逆行”和“留”的位置在前后相邻周期内并不相同。
正是由于火星在亮度和位置上的变幻莫测,中国古代称之为“荧惑”。
“荧惑守心”就是火星留守在二十八宿中的心宿,在中国古代“星占术”中,它是非常险恶的凶兆,预示着“大人易政,主去其宫”(《开元占经》卷31引《石氏》)等等。
新竹清华大学教授、“中央研究院”院士黄一农曾于1991发表著名论文《星占、事应与伪造天象———以“荧惑守心”为例》[1],通过检索电子文库“二十五史全文数据库”,找到正史中有关“荧惑守心”的记载共23次,以电脑推算发现“竟然有十七次均不曾发生”,从而推断中国古代出于星占需要,为了与人事对应,往往伪造天象。
刘次沅等撰《古代“荧惑守心”记录再探》[2]一文指出正史记载的“荧惑守心”实际有25次,黄一农所指17次不曾发生的天象记录中,大都能找到明显的错误来源,或将时间记错,或是守犯不分,或误将木星当荧惑,或以它星代心宿,甚至出现错字衍文等等,看不出有明显的主观上伪造天象的动机。
eva粒子产能
eva粒子产能
EVA粒子是一种特殊的高能粒子，也被称为能量释放粒子。
EVA粒子
有很多产生机制，包括超新星爆发，宇宙射线和宇宙微波背景辐射等。
其中，宇宙射线和超新星爆发是最常见的EVA粒子产生机制。
道勒夫效应是激活EVA粒子的过程。
当高能宇宙射线与大气分子相互作用时，会产生大量的次级粒子，其中就包括EVA粒子。
这些次级粒子会向地表方向传播，与地表物质相互作用导致能量释放，形成所谓
的“空气喷射”现象。
超新星爆发是EVA粒子产生的另一种重要机制。
在超新星爆发事件中，强大的爆炸能量会激活大量的EVA粒子，这些粒子会在宇宙空间中经过长时间的旅行，最终到达地球。
据研究表明，超新星爆炸是地球接
收EVA粒子的主要来源之一。
除了宇宙射线和超新星爆发，EVA粒子还可以通过其他机制产生。
例如，在高铁、核电站等高能放射设施旁边测试发现，这些设施发出的
高能辐射可使周围空气中产生EVA粒子，这些辐射的粒子速度较慢，但也可以激发空气喷射的情况。
总之，EVA粒子是一种高能粒子，其产生机制包括宇宙射线、超新星
爆发和高能放射设施等多种方式。
研究EVA粒子对于了解宇宙的本质和理解宇宙演化过程都具有重要意义。
目前，科学家正在加快发展新的技术和方法，以更加深入和全面地研究EVA粒子在宇宙空间中的运动轨迹和行为规律。
奇异粒子揭秘中微子的神秘面纱
奇异粒子揭秘中微子的神秘面纱中微子是一种神秘而又普遍存在于宇宙中的基本粒子。
它们几乎没有质量，几乎不与其他物质发生相互作用，因此极难被探测到。
然而，通过研究奇异粒子，科学家们逐渐揭开了中微子的神秘面纱。
奇异粒子的发现奇异粒子是由奇异夸克和反奇异夸克组成的粒子。
它们在高能碰撞实验中被首次发现，并且其性质与中微子有着密切的关联。
通过观察奇异粒子的衰变过程，科学家们发现其中产生了大量的中微子。
中微子的特性中微子是一种无电荷、几乎没有质量的粒子。
它们只与弱相互作用发生作用，几乎不与其他物质发生电磁相互作用或强相互作用。
这使得中微子在宇宙中传播时几乎不受阻碍，可以穿过地球和其他物质而不受影响。
中微子的三种类型根据标准模型，中微子被分为三种类型：电子中微子、缪子中微子和τ子中微子。
每种类型的中微子都与相应的轻子（电子、缪子和τ子）有着密切的关联。
这种关联使得科学家们能够通过观察中微子的转变来研究轻子的性质。
中微子振荡现象在过去的几十年里，科学家们发现了一个令人惊讶的现象：中微子可以在传播过程中发生转变，从一种类型转变为另一种类型。
这种现象被称为中微子振荡。
通过研究中微子振荡，科学家们得出了一些重要结论。
首先，中微子振荡证实了中微子具有质量。
虽然中微子的质量非常小，但这个发现对于粒子物理学的理解具有重要意义。
其次，中微子振荡揭示了标准模型的不完整性。
根据标准模型，中微子应该是没有质量的，但事实上它们具有质量。
这表明标准模型需要进一步修正或扩展。
最后，中微子振荡还为研究宇宙学提供了重要线索。
通过观察中微子振荡，科学家们可以了解宇宙中的物质和反物质的不对称性，以及宇宙中的暗物质和暗能量等未解之谜。
中微子实验为了研究中微子的性质和振荡现象，科学家们进行了一系列精密的实验。
其中一项重要实验是超级神冈中微子探测器（Super-Kamiokande）实验。
该实验利用巨大的水池探测中微子与水分子发生相互作用产生的弱光信号，从而观察到了中微子振荡现��。
化学均匀演化机制下对沃尔夫-拉叶星的研究
化学均匀演化机制下对沃尔夫-拉叶星的研究沃尔夫-拉叶星（WR星）是一类高温、高亮度的恒星，其表面温度可达数十万开尔文，光度可达太阳的10万倍以上。
WR星主要由氢和氦以及其他重元素构成，其光谱特征是强烈的电离线，表明其外层气体已经完全电离。
对于WR星的研究可以提供关于恒星形成和演化的重要信息，而化学均匀演化机制则是解释WR星形成和丰度特征的重要理论。
化学均匀演化机制是指在恒星演化过程中，恒星内部的物质通过对流和混合的过程，使得恒星内部的化学物质均匀分布。
这种机制可以解释WR星表面元素丰度的特征，即富含氮、碳、氧等重元素。
根据化学均匀演化机制，WR星形成于质量较大的主序星演化过程中，这些恒星的外层物质经过对流混合后，使得内部丰度均匀化。
这种化学均匀演化机制可以解释WR星表面的化学丰度。
在过去的几十年里，对于化学均匀演化机制对WR星的研究获得了许多重要发现。
观测数据显示，WR星的氮丰度明显高于同类型的其他恒星，这与化学均匀演化机制的预测相符。
此外，研究还发现WR星的碳和氧丰度也很高，这进一步支持了化学均匀演化机制的假设。
通过对WR星的观测和模拟，科学家们得以验证化学均匀演化机制对WR星的解释，并进一步完善了相关理论模型。
化学均匀演化机制对WR星的研究不仅有助于理解恒星形成和演化的过程，还有助于解开宇宙中元素丰度的谜团。
恒星的化学丰度与宇宙化学演化密切相关，通过研究WR星的丰度特征，可以更好地理解宇宙中元素的来源和分布。
此外，WR星也被认为是超新星爆发的前身，对其进行研究有助于预测和理解超新星爆发的机制。
总结起来，化学均匀演化机制对沃尔夫-拉叶星的研究是一个重要的课题。
通过对WR星的观测和模拟，科学家们得以验证化学均匀演化机制对WR星丰度特征的解释，并进一步完善相关理论模型。
这一研究不仅有助于理解恒星形成和演化的过程，还有助于解开宇宙中元素丰度的谜团。
未来的研究将进一步深入探讨化学均匀演化机制对WR星的影响，并拓展到其他类型的恒星研究中，以更好地理解宇宙的奥秘。
宇宙中的脉冲星与中子星
宇宙中的脉冲星与中子星宇宙是一个神秘而广阔的地方，充满了各种奇妙的天体。
其中，脉冲星和中子星是最具有特色和独特性的天体之一。
本文将深入探讨这两种神秘的天体，从它们的形成机制、特征以及对宇宙研究的重要意义等方面进行详细阐述。
脉冲星是一种特殊的恒星遗迹，它是由质量较大的恒星在爆炸过程中，内部物质坍缩而形成的。
脉冲星的特点是极其高速的自转，每秒钟可达到几十次甚至几百次的自转速度。
这种自转速度的快慢使得脉冲星产生了类似于灯塔的特殊辐射现象，即定时发出规律的脉冲信号。
这一特殊的辐射现象使得脉冲星得名。
脉冲星的形成机制主要有两种，一种是超新星爆发后残留下来的中子星进一步坍缩形成，另一种是双星系统中的恒星质量转移过程中，质量较大的恒星耗尽燃料后发生引力坍缩形成。
无论是哪种形成机制，脉冲星都是极其稳定的天体，其自转速度和脉冲信号的规律性都是它们存在的重要特征。
脉冲星的特征除了自转速度快和发出规律的脉冲信号外，还包括极高的密度和强磁场。
由于脉冲星的质量非常大，而体积却非常小，因此其密度远远超过了一般的天体。
此外，脉冲星的磁场强度也是非常惊人的，甚至可以达到地球磁场的数百万倍。
这种强磁场对于脉冲星的形成和辐射现象有着重要的影响。
中子星是宇宙中另一种神秘而特殊的天体。
它们是脉冲星形成过程中的一种临界状态，质量更大的恒星在爆炸过程中坍缩到一定程度后形成的。
中子星的特点是极高的密度和强大的引力场。
由于其质量非常大，而体积非常小，因此中子星的密度达到了无法想象的程度。
据科学家的估计，中子星的密度可能达到10^14克/立方厘米，相当于一个小苹果的质量压缩到核桃大小。
这种密度使得中子星具有极强的引力场，甚至可以使光线发生弯曲。
中子星的形成机制和脉冲星类似，都是由质量较大的恒星在爆炸过程中坍缩形成的。
不同之处在于，中子星的坍缩程度更大，因此密度更高，引力场更强。
中子星的形成需要一个恒星爆炸的过程，这种爆炸被称为超新星爆发。
超新星爆发是宇宙中一种极其剧烈的天体现象，它释放出的能量相当于太阳数十亿年的总能量。
SN 1987A超新星的爆炸和II型超新星的爆炸理论
超新星 光致分解 高能中微子 激波 SN 1987A
正文：
1987年内人类检测到的第一颗超新星是来自大麦哲伦星系的SN 1987A超新星，SN 1987A超新星是一颗典型的II型超新星，它的发现和检测对超新星理论的研究具有很大的帮助，虽然说至今为止我们尚未像期待中的那样，在超新星的遗迹中心发现一颗理论上应该存在的中子星，但超新星爆发时，地球表面接收到的大量的中微子流，无疑又是SN 1987AII型超新星类型的一个确证。II型超新星的理论模型也有了较好的模型构建和爆炸理论，来自Colgate和Johnson的塌缩反弹机制模型以及Wilson等人提出的中微子的延迟爆发机制，虽然数值模拟结果并不十分理想，仍有许多瓶颈难以突破，但这并不妨碍其成为当下超新星爆炸理论的主流研究方向。本文就II型超新星的爆炸理论做以简单介绍，并结合SN 1987A的爆炸情况给以简单例证。
+ → +γ
2：
+p+2.238MeV
+ → +α+4.617MeV
+γ+13.93MeV
+α+9.593MeV
+p+7.676MeV
+ → +n+1.459MeV
+γ+16.539Me
镁硅燃烧：
…Байду номын сангаас……
由于演化进程中，铁的比结合能最小，当恒星演化到具有较多铁元素的阶段时，恒星内部已没有什么辐射能可以抵抗恒星自身的引力，从而恒心核心开始发生迅速的引力坍缩。坍缩过程中，恒心的引力势能转化为内能，导致恒心的温度迅速升高，当温度达到5* K时，铁原子核开始发生光致分解生成氦，而生成的氦同样由于光致分解变为质子和中子，生成的质子又俘获电子形成中子，并释放出高能中微子，具体过程表示如下：
伽玛射线暴爆发机制与能量来源分析
伽玛射线暴爆发机制与能量来源分析伽玛射线暴，是宇宙中最强大的爆炸事件之一，其释放出的能量可达到数十亿个太阳的能量总和。
然而，伽玛射线暴的爆发机制和能量来源一直以来都是科学家们关注的焦点。
本文将对伽玛射线暴的爆发机制和能量来源进行分析。
伽玛射线暴是在宇宙中发生的极端爆炸事件，释放出的射线主要包括伽玛射线、X射线和可见光等。
伽玛射线暴的能量来源可以分为两个方面，即引力坍缩和恒星大爆炸。
首先，引力坍缩是一种可能的伽玛射线暴爆发机制。
引力坍缩是指当一颗超大质量星体（如超新星）耗尽核燃料后，内部无法抵抗重力坍缩而发生引力塌陷。
在这个过程中，恒星的质量会不断向内聚集，形成极为紧密的中子星或黑洞。
当物质坍缩到一定程度时，会释放出强大的能量，这种能量的释放可能形成伽玛射线暴。
引力坍缩释放出的伽玛射线暴通常会持续较长时间，能量也较为强大。
其次，恒星大爆炸也可能是伽玛射线暴的能量来源之一。
在星系中，恒星的寿命不尽相同，有些恒星会耗尽核燃料后发生超新星爆炸。
超新星爆炸是恒星的一种巨大爆炸事件，它可以释放出巨大的能量。
当超新星爆炸释放出的能量超过一定阈值时，形成的伽玛射线暴可以被观测到。
恒星大爆炸释放出的伽玛射线暴通常持续时间较短，但强度也相对较高。
除了引力坍缩和恒星大爆炸，还有一种可能的伽玛射线暴能量来源是由于黑洞吸积盘的物质引起的。
黑洞吸积盘是由大量物质聚集在黑洞周围形成的，当物质进入黑洞吸积盘时，会释放出巨大能量，其中一部分能量可能以伽玛射线的形式释放出去。
此外，伽玛射线暴的爆发机制也与高能粒子相关。
伽玛射线暴爆发时，伴随着高能粒子的加速和碰撞过程，其中包括高能电子、质子和中子等。
这些高能粒子的运动会生成伽玛射线和其他类型的射线。
因此，高能粒子的产生和加速机制也是伽玛射线暴研究的重要课题。
总结起来，伽玛射线暴的爆发机制和能量来源是一个复杂而庞大的研究领域。
引力坍缩、恒星大爆炸和黑洞吸积盘的物质引起是伽玛射线暴的三种可能的能量来源。
新星爆发机制的环节
新星爆发机制的环节
恒星形成：恒星形成是新星爆发机制的第一个环节，一般是由星际气体的压缩而形成的。
恒星燃烧：恒星燃烧是新星爆发机制的第二个环节，它是由核聚变反应产生的热能，使恒星内部温度和压力增加，从而使恒星维持稳定。
恒星爆炸：恒星爆炸是新星爆发机制的第三个环节，当恒星内部压力超过恒星自身重力，恒星就会爆炸，释放出大量的能量和物质。
恒星尘：恒星尘是新星爆发机制的最后一个环节，爆炸后恒星的碎片会形成恒星尘，这些恒星尘会被太阳风推动，形成星云，最终形成新的恒星。
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QEC (A,Z):
原子核 (A,Z)电子俘获的能阈值
重要原子核电子俘获的密度阈值
表中EC过程的能阈值己扣除电子的静止能量
广义相对论引力坍缩的临界密度
M core M ch 5.84Y M Sun
2 e
( GR ) c
2.6 10 g / cm
10
3
c(GR) 同 EC 的比较 结论:
超新星爆发 机制
彭秋和 (南京大学天文系)
A) 超新星的观测
历史上的超新星
爆发时间 (AD) 光度极大星等 185 ? -8 393 -1 837 ? 1006 1054 1181 1572 1604 1680 1987 -8 ? -10 -5 -1 -4 -3 5? +2.9 发现者
中国天文学家 中国天文学家
光变曲线
光变曲线尾巴衰减规律: L exp{-t/} 放射性元素能
源
< > ~ 64d (SN I ) ~ 90d (SN II-L) ~ 145d (SN II-P)
56Ni
56Co 56Fe 114d 77.8d
i 8.8d 1/2 6.8d
伴随-ray : 0.847 MeV(99.96%) 1.238 MeV
外核心:自由坍缩 Vr ~ Vff/2 M内核心 ~ 0.6 M⊙
内外核心交界面附近:
Vr ~ (1/8 –1/4) c (光速)
II型超新星的瞬时爆发机制(1)
随着星体坍缩的进行，星体中心的密度迅速增长。一旦它达到 原子核密度(2-4)nuc ( nuc = 2.81014 g/cm3) 以上，核子的非相对论简并压强超过了电子的相对论简并压强， 物质状态方程 中的多方指数=5/3, 变成了稳定的系统，不再坍缩。但由于惯 性，直到中心密度达到 时，内核心的坍缩才完全中止。而内 核心外围的物质却继续以超音速坍塌，它们猛烈地撞击在突然 停止坍缩的坚硬的内核心上，因而在内核心外不远处立即产生 一个很强的向外行进的反弹激波，其能量高达
SN1987A: 从光变曲线尾巴的拟合 0.075 M⊙(56Ni) 500天以后: 56Co + 57Co ( 1/2 =271d) ( : 0.122 MeV (85.6%), 0.136 MeV ) 800天以后: 44Ti ( = 4.7 年 )
两类超新星(2)
(按爆发图象)
1. 核心坍缩型超新星 (SNII、SNIb,、SNIc)
2. 吸积白 矮星的 热核爆 炸型超 新星 (SNIa)ຫໍສະໝຸດ 大质量恒星核心坍缩的主要原因
电子俘获过程 :引起 超新星核心坍缩的关键过程
(Z , A) e (Z 1, A) e
( EC) EF QEC (Z , A)
c EC
QEC ( A, Z ) 2 3/ 2 3 1.95210 ( e / 2)[( ) 1] g / cm 2 me c
P
Eshock ~ 1051-52 ergs
光致裂变反应耗能
反弹激波的巨大能量是由星体核心在坍缩过程中释放出的自 引力势能转化而来的。激波波阵面后的温度上升到 1011K 以上，平 均热运动能量高达 10 MeV, 超过了56Fe 平均每个核子的结合能 ( 8.8 MeV)。铁族元素的原子核很快地被热光子打碎:
残留黑洞???
Don`t care!
典型的超新星遗迹
•Nebula is still expanding, at ~1450 km/s •The source of the luminosity and electrons is a pulsar in the centre of the nebula.
晚期(6个月以后)光谱:
H /无 H SNI
O/ 无O
SN1987K
SNII
O/H
I b, I c
(O,Ca)
Ia
(Fe, Co)
(H,O,Ca)
(H, Ca)
Type of Supernovae
光谱观测的推论
1.SNI(a,b,c)爆发前后恒星物质基本上不含氢。
其前身星或者为白矮星、或者为 WR (Wolf – Rayet)星。
Crab Nebula - Optical and X-ray
19
脉冲星 Tycho Nebula
Puppies A
天鹅圈 Cygnus Loop
Cas A
20
超新星1987A
• 1987.2.23 爆发于LMC (d = 170,000 ly, our “satellite” galaxy)，是人类自望远镜 发明以来第一颗凭肉眼发 现的超新星。
56
Fe 13 4n 26p 30n
这个光致裂变反应过程耗费反弹激波的能量为
E
m
~ 492.26MeV / 56Fe核 ~
M⊙(56F)
8.441018 ergs / gm ~ 1.69 foe / 0.1
1 foe 1050 ergs
1Bethe 1 foe
4
1054超新星遗迹
---蟹状星云(Crab) 及其脉冲星(PSR0531)
近代超新星研究的序幕
1934年Baade & Zwicky在对河外星系的超新星进行系统地观测研 究的基础上，在1/3页的短论文中提出了四个完全崭新的重要预 言，它不仅正式提出中子星的观念,而且创见性地以超新星为枢 纽把它同恒星死亡、中子星、高能宇宙线的起源联系起来。 恒星死亡 超新星爆发 中子星 超新星爆发 高能宇宙线的产生 1942年Gamow利用Urca过程机制来探讨大质量恒星晚期核心坍缩 的可能性 1960年丘宏义等人首先研究大质量恒星内正负电子对湮灭发射中 微子对过程并提出它可能导致超新星爆发。这实际拉开了现代高 能天体物理理论研究的序幕。 1966年Colgate 从流体动力学出发,首次从解析角度探讨了超新 星核心坍缩的动力学过程。正式拉开了现代超新星研究的序幕
• 前身星： Sanduleak -69°202，B3 I型蓝超巨 星M ~ 20 M⊙，L ~ 105 L⊙，T ~ 16,000 K，R ~ 40R⊙
21
22
超新星1987A的中微子探测
超新星爆发的大部分能量被中微子带走
→ 中微子辐射能 5×1053 ergs → 辐射 5×1058个中微子
23
Don`t care! 超新星1987A的遗 留物：环状星云
The central ring is due to ejection by a stellar wind prior to the explosion
SN 1987A in X-ray
24
环状星云的结构
Don`t care!
/docs/objects/heapow/archive/nebulae/sn1987a_acis.html
残骸
超新星遗迹内的核产物
无致密残骸
主要是铁
中子星
各种元素都有
前身星
SN Ia : 双星中吸积的白矮星 SN Ib (SN Ic) : WR星 (M主序 > (30-40) M⊙ )
SN II : 质量较大恒星: 8 M⊙ < M主序 < 25 M⊙
爆发后遗留致密残骸
SN Ia : 基本上全部炸光，不残存任何致密天体。 只观测到膨胀的超新遗迹 — 气体星云 + 尘埃 + 碎片 例: SN 1006 核心坍缩型超新星: SN II : 中央残骸: 中子星(观测上表现为脉冲星) 例: SN1054 — 蟹状星云 + 蟹状星云脉冲星(Crab PSR) (PSR 0531; 周期: 0.033秒) 船帆座脉冲星(Vela PSR): PSR0833; 周期: 0.086秒 SN Ib + SN Ic :
引起SNII( SNIb、SNIc )核心坍缩的首要物理因素是电子俘获过 程(EC)。 引起吸积白矮星坍缩(它导致SNIa 爆发)的主要因素是广义相对 论效应。 (光子致使铁原子核碎裂反应只是辅助因素) 导致超巨质量恒星坍缩的主要因素是电子对湮灭为中微子对过程
e+ +e- + 反
(WR星: M主序 > 30 M⊙ ,Tc (7-9)107 K
强大星风将氢大气包层(甚至氦包层)全部吹掉) 2.SNIa 大气中 He 含量很低。但 (外层大气中)Si元素不少。 3.SNIb大气中主要成分是He 4.SNII爆前恒星外层以 H为主,其次为氧(O)。 5.SNII+SNIb+SNIc产生大量的氧 , 而SNIa几乎不产生氧 6.SNIa爆炸过程中核合成最后产生并向外抛射大量的 Fe M(Fe) (0.6 - 1.25) M⊙ /SNIa 但 SNII、 SNIb、SNIc 抛向太空的Fe很少 M(Fe) 0.1 M⊙ /SNII
→ 爆发前20小时地球上每平方米有 5×1014个中微子穿过 在爆发前1.8-3小时， 日本Kamioka和美 国IMB的的探测仪 测量到19个中微子
这是第一次探测到来自太 阳 以外的天体源的中微子
Background level
Neutrino events
• 给出了中微子质量上限: me < 16 eV (相对于光子有一点时间延迟)
B) 核心坍缩型 超新星 爆发机制 ???
• 核塌缩型超新星特征：
光度L～107-1010 L⊙，
Lf /LI ～ 108
爆 发 能 E ～ 1047-1052 ergs （99%中微子，1%动能， 0.01%可见光） 膨胀速度v～103-104 km s-1 • 产物：
星系M 51中的SN 1991T
瞬时爆发机制失效的原因
如果