超新星会毁灭地球吗？
超新星会毁灭地球吗？
超新星是宇宙中最壮观的天体物理现象之一，其爆发释放的能量相当于数百亿个太阳同时发光。这种剧烈的天体事件不仅能够塑造宇宙的结构，还可能对地球产生深远的影响。本文将探讨超新星的形成机制、能量释放及其对地球环境的潜在威胁。
仙后座 A 是一颗超新星遗迹，距离地球 11,000 光年。该图像由钱德拉 X 射线天文台在可见光和 X 射线波长下拍摄。
想象一下，在深夜仰望星空，突然发现一颗星星开始异常明亮。这颗星星的亮度逐渐增强，最终爆发成耀眼的光芒，照亮整个夜空。这便是超新星爆发的壮观景象。
超新星是大质量恒星死亡时的剧烈爆炸，通常只有质量至少为八个太阳质量的恒星才会以这种方式结束生命。这些爆炸不仅释放出巨大的能量，还产生比铁重的天然元素，包括金、铜、锌和镍等重要金属。事实上，如果没有这些爆炸，构成地球的许多物质可能根本不会存在。
超新星释放的能量令人难以置信。平均而言，一颗超新星会释放约 10⁴⁴ 焦耳的能量，相当于 100 亿个太阳同时发光。这种能量释放的规模，即使是科幻作家兰德尔·门罗也感叹道：“无论你想象的超新星有多大，都要想得更大。”
超新星遗迹 W49B，估计已有 1,000 年历史，距地球 26,000 光年
幸运的是，我们的太阳还不足以成为超新星。但是，如果太阳系之外的超新星距离地球足够近，仍可能带来灾难性后果。研究表明，如果超新星的威力足以摧毁大约 30-50% 的臭氧层，就会发生大规模灭绝。臭氧层保护地球免受来自太空的致命辐射，而超新星的辐射可能严重破坏这一保护层。
从国际空间站拍摄的地球大气层图像。可见的蓝色区域是平流层，其中一层臭氧保护层阻挡了来自太空的有害辐射。
超新星对地球的影响取决于其距离。如果距离地球 15 到 20 光年，超新星就可能剥夺地球的大气层所需的臭氧量。目前，太阳系 20 光年内有 84 个已知恒星系统，但其中只有 7 颗大到不需要望远镜就能看到，且没有一颗大到足以成为超新星。
如果超新星距离地球仅 4 光年，其冲击波就会破坏地球大气层并烧焦地表。即使超新星距离足够远，不会很快破坏大气层，30到50光年外的超新星仍然可能发出足够致命的宇宙辐射，严重破坏我们的臭氧层。
撞击喷射开始的图示，撞击喷射是爆炸恒星发出初始能量冲击波时发生的闪光。
100光年外的超新星仍然可能产生明显的负面影响，虽然这可能不是毁灭性的事件，但臭氧层的破坏和气候变化仍然可能导致大规模灭绝。深海和地下物种的生存状况可能比生活在地表的物种要好得多。
即使是 150 光年外的超新星也会向地球发出数千年的辐射，虽然这可能不足以导致许多物种的大规模灭绝，但我们确实预计人类和动物的癌症发病率会增加。地球周围宇宙辐射的增加也会由于大气层外危险的高辐射水平而阻碍太空旅行，从而有效地使我们几代人都与地球隔绝。
超过 150 光年，超新星爆炸通常不会对地球及其周围造成明显影响，除非在某些特殊情况下。例如，超新星的亮度是传统超新星的 10 倍，随之而来的是辐射水平的增加。超新星可能比普通超新星距离更远，但仍然会给地球上的我们带来问题，但幸运的是，与普通超新星相比，这是一种罕见的事件。
这张图片由 ESO 拍摄，显示了大约 1.4 亿光年外可能发生的超新星。
距离至少 300 光年的超新星爆炸每隔几百万年就会发生一次，其亮度足以使夜空在最初事件发生后的几个月内看起来像暮色。尽管辐射水平的增加会很明显，但从长远来看，它不太可能对地球及其居民造成危害。
数千光年之外的超新星可能仍然可以用肉眼看到，甚至在白天也是如此。中国天文学家在公元 1054 年看到了一个有记录的例子，它被认为是白天可见的“客星”，持续了大约一个月。天文学家后来发现了这颗超新星的遗迹——蟹状星云，距离我们大约 6,500 光年。
蟹状星云（M1），中国天文学家于公元1054年记录的超新星遗迹。这张图像是詹姆斯·韦伯太空望远镜于 2023 年在近红外和中红外波长下拍摄的。
考古证据表明，超新星可能在过去就已经影响过我们的星球。研究表明，多颗超新星发生在距离超过 100 秒差距（超过 300 光年）的地方，导致了小规模的大规模灭绝。此外，泥盆纪末期地球上近75%的物种灭绝也可能是由超新星造成的。
幸运的是，任何靠近地球的危险恒星都不会很快爆炸。在距我们 300 光年范围内只有两个候选者，而且他们都没有威胁到地球的毁灭。第一个是角宿一，这是一个由两颗蓝巨星组成的双星系统，距离 260 光年。这是我们最接近的超新星候选者。
第二个候选者 IK Pegasi 在技术上更接近，至少目前如此。距离150光年的IK Pegasi位于超新星危险区。然而，天文学家并不担心，原因很简单。IK Pegasi 目前正以约 20 公里/秒的速度远离地球，即每 16,000 年约一光年。鉴于天文学家估计它在几百万年内不会变成超新星，到那时它将远远超出地球的危险区域。
参宿四是我们夜空中最亮的星星之一。该图像是 ESO 数字化巡天 2 (DSS2) 的一部分拍摄的合成图像。
目前最令天文学家兴奋的超新星候选者是红超巨星参宿四，它在 2019 年显着变暗，然后在 2023 年增亮了其基本亮度的 150%，这表明它可能在未来 10,000 到 100,000 年内处于爆炸边缘，尽管时间会证明这是否会发生得更早。超新星参宿四距离我们大约 700 光年，白天就在我们的视线范围内，但距离足够远，不会伤害我们。
虽然参宿四超新星不太可能在我们的有生之年发生，但肉眼可见的新星爆炸即将发生。双星系统T日冕座（T CrB）正处于新星爆发的边缘，这种事件类似于超新星，但白矮星从伴星获得足够的质量，直到它在爆炸中喷射出多余的物质。新星的威力比超新星小得多，并且不会导致爆炸恒星的死亡。
类似于 T CrB 的双星系统渲染图。在这张图片中，一颗红巨星（右）正在将氢流失给一颗微小的白矮星。最终，白矮星将获得足够的质量，压力和温度的增加将导致白矮星爆发成新星。这种事在他一生中可能会发生好几次。
新的 T CrB 很有可能在今年年底之前（可能是 9 月底之前）发生。通常，只有通过望远镜才能看到的暗星，一开始会像北极星一样明亮，然后逐渐消失，但在几天到一周内通过双筒望远镜仍然可以看到。该系统每 80 年可靠地更新一次，使其成为千载难逢的事件。
总体而言，在可预见的未来，我们的星球不会受到任何即将到来的超新星的影响。正如天文学家兼作家菲尔普拉特在谈到即将到来的超新星候选者时所说的那样，“你可以把超新星从你害怕的事情清单上去掉。”除非人类设法毁灭自己，否则我们唯一要担心的恒星将是我们自己的太阳，当它在 50 亿年后成为红巨星并在其新的扩展极限中吞没地球时。