鯨落海底，哺暗界眾生十五年；星隕深空，哺宇宙萬物百萬年。
在看不見的宇宙深空，那些遠比太陽更大、更熾熱的恆星，像一頭頭藍色巨鯨，暢遊深海。
每當它們隕落，其遺骸會孕育下一代恆星、行星、衛星……甚至生命。地球就源於曾經隕落的大質量恆星灑下的星塵。
在百萬年的夜空中，總會不經意間出現那麼一錐星光刺穿穹幕，耀空數月，我們將之稱為超新星爆發。它們大致分為兩種：核心塌縮型超新星（Ⅱ型超新星Type II Supernova）和Ia型超新星（Type IaSupernova）。
核心塌縮型超新星是大於8倍太陽質量的巨恆星才配享有的一種臨終儀式。它究竟是如何爆發的？它與Ia型超新星有何區別？它們和生命到底有何關聯？
讓我們先找到一顆即將逝去的藍巨星，一層一層地撥開它的心，看看最深處藏著怎樣的秘密吧。
01
在恆星家族裡，以藍色為尊，代表更大的質量與更高的溫度（發出的光頻率更高），正如古西班牙人喜歡用“藍血”來代稱貴族一樣。
貴族的心思總是一層藏一層般多心，越是年邁，越是多心。在生命的後期，藍色恆星內部會出現類似“洋蔥皮”一樣的結構，各層元素相互層疊，中心是最高質量元素——鐵。
鐵，是大自然中最穩定的元素。因為將原子核結合在一起的強力是一種短程力，所以原子核有一個空間限制。而鐵的56個核子（質子+中子）剛好能把這個原子核空間填滿，不擠也不空。
如果這個空間太空，原子核就具有裝更多核子的勢能，而聚變就是往裡面裝核子，填滿空間將勢能轉化為能量，釋放出來。
一般來說，裝進56個核子就裝滿了，但如果還要擠，也擠得進去，不過就需要額外施加外力。這就意味著鐵以後的聚變需要吸收能量，而且當裝進去的質子數超過84個，原子核還會自發向外吐出多餘的核子，稱為自發衰變。
而裂變是聚變的逆過程，所以反之亦然。而聚變與裂變到底釋放或吸收多少能量，由不同元素平均結合能的變化來決定。
平均結合能升高釋放能量，平均結合能減少吸收能量。氫聚變比鈾裂變，上升的平均結合能高得多，所以氫彈比原子彈威力更大。
核子數與平均結合能的關係圖
總之，老鐵因為太“穩”，對於恆星來說反而扎心！
因為恆星需要熱核反應釋放能量才能得以存在。然而當核心已經形成鐵芯時，則意味著巨恆星已經迎來了自身的能源危機。
不過到這個時候，核心早已是簡併態了，有電子簡併壓力扛著，暫時不會崩塌。核心本質上已經變成了一顆“鐵白矮星”。
但隨著核心釋放能量的減少，核心勢必收縮升溫，讓外層殼中靠近核心的元素進行聚變，釋放能量。從總體趨勢來看，恆星表面將變冷，由一顆膨脹的藍巨星向一顆紅巨星轉變，期間可能還會伴隨幾次振盪。
當然，一切表象的變化，都源自內心的掙扎。
02
隨著核心持續收縮，越來越多的物質被擠進核心空間。當核心那顆混合著各種元素的白矮星質量大於1.44倍太陽質量（錢德拉塞卡極限）時，核心的電子就必須以比光速更快的速度運動，才能產生足夠的簡併壓力來阻止重力塌縮。
然而，電子不能比光速快，所以1.44倍太陽質量的核心必定塌縮，電子簡併力被重力擊潰。密度再升高，電子被迫與質子結合，生成中子與中微子，這種反應稱為逆β衰變。
以一個15倍太陽質量的恆星為例，在這個過程中，原本地球大小的鐵芯會在150毫秒內縮小至一個城鎮大小，密度達到10^14克每立方厘米，新的中子簡併壓力瞬間建立，核心坍縮突然停止，成為一顆穩定的
中子星。但外層物質依然向內坍縮，有時速度可達光速的25%。急速坍縮的外層物質與中子星表面發生碰撞，然後引起劇烈的反彈。這種反彈形成的衝擊波攜帶著非同尋常的能量，一半將恆星外層吹散，一半直接轉化為熱能，成為我們眼中的超新星。
衝擊波要傳導至恆星表面大約需要幾個小時，所以一顆核心塌縮型超新星有時需要幾個月的時間才能到達其最亮狀態。而且當衝擊波穿過外層物質時，會為其供能引發聚變，產生非常多的重元素，如你穿戴的金銀，以及核武器中的鈾。元素週期表上所有高於鐵的元素都在這裡被創造出來。
如果說萬物皆有使命，那超新星的使命就是為宇宙提供所有的重元素，沒有這些重元素就絕無產生生命的可能。另外，除了重元素，超新星還是一個大規模的中微子工廠。
03
中微子是一種十分散漫，且獨來獨往的微小粒子，最大的特點就是穿透性。它們不喜歡與任何物質發生相互作用。
作為核反應的必然產物，中微子常常伴隨著陽光來到地球。每秒鐘都有成千上萬的中微子透過我們的身體並穿過地球，就好像我們根本不存在一樣。所以超新星爆發時，中微子會帶走大量的能量。
然而事實上，在恆星核心處剛剛形成中子星時，在恆星塌陷期間，並不是所有中微子都能逃脫，高濃度的中微子會與掉下來的氣體相互作用，並將其煮沸，產生“中微子加熱”效應。也就是說，通過中微子的能量與來自中子星的反彈能量，才共同點亮了比整個星系更加明亮的超新星。
1987年2月23日，現代人曾親眼目睹過一次超新星。在大麥哲倫雲旁邊出現了一顆肉眼可見，約北極星亮度的超新星，實際上它比太陽亮1億倍。
超新星1987A的遺蹟
其上明亮的氣體環，發生在隨超新星衝擊波逸出的恆星風與之前紅巨星階段緩慢的恆星風碰撞的過程中。這些激盪的恆星風將超新星產生的能構成生命的重元素吹向遠處。
同時，衝擊波也能幫助周圍遇到的氣體分子云團凝聚，為新恆星的誕生提供契機。
在銀河系中，核心塌縮型超新星約每50年就會發生一次 ，但大部分都被銀河系的塵埃所掩蓋。
04
除了核心塌縮型超新星，雙星系統的白矮星也可能成為一顆超新星，稱為Ia型超新星。
在任何雙星系統中，雙星之間都有一個叫做內拉格朗日點（Inner Lagrangian Point）的特殊位置。在這個點上，雙星作用於其上的引力將完全抵消。
兩個恆星的洛希瓣（Roche Lobe）會在內拉格朗日點上交匯。以上的洛希瓣是圍繞恆星通過拉格朗日點的一個假想臨界面。在這個臨界面範圍內的物質會受到該天體的引力約束而在軌道上環繞。如果一顆恆星足夠大，大到足以填滿它的洛希瓣，物質就會從這顆恆星流向另一顆恆星。
如果一顆白矮星通過這樣的方式，吸收來自伴星的質量。隨著質量的慢慢增加，接近1.44倍太陽質量的錢德拉塞卡極限，其核心溫度將達到碳融合所需要的溫度，在簡併氣體中引發爆炸性的失控核反應。白矮星最終就會像超新星一樣爆發並完全蒸發，不過只會短短持續幾天的時間。這種超新星本質上就是一個巨大的碳炸彈！
Ia型超新星屬於一種固定的臨界值爆炸，因此實際亮度穩定不變，且可以十分精確地計算出來，通過對比觀測到它的可視亮度，就可以用來測量宇宙中的距離，堪稱現代天文學中的完美“標準燭光”。尋找Ia型超新星也就成了現代天文學的一項重要工作。
總的來說，兩種超新星的形成機制完全不一樣。核心塌縮型（Ⅱ型）超新星源自巨星的核心塌縮，能量來自於重力；Ia型超新星是由白矮星吸積物引起的碳炸彈，能量來自於核聚變反應。Ia型超新星的峰值和衰減速度比核心塌縮型（Ⅱ型）超新星要快得多。
我們的太陽由於質量不達標，註定成為不了核心塌縮型超新星。同時，太陽系不是雙星系統，因此在成為一顆白矮星後，也永遠成為不了Ia型超新星。
不過，它成為了銀河系中為數不多能孕育出生命的恆星，也應該足夠驕傲了。
而我們都是星塵的子民，終要回歸。
