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白矮星的演变过程预示着什么?

2020/6/24 2:20:58 来源:原创 浏览:

这颗系外行星——白矮星可能预示着我们太阳系的终结

科学家们已经发现了恒星系统可能预示我们自己的命运的证据。在超新星中,当恒星还没有足够大到终结它们的生命而变老时,它们会变成红巨星,最后排出它们的外层物质。这就留下一具炽热的恒星尸体——被称为白矮星,它的重量略小于太阳,但是只有半径的一小部分。这也将很有可能是我们自己的太阳的命运。但是在那个时候我们的太阳系会是什么样子?我们的行星会发生什么?或许答案在于一个代表了巨大的系外行星围绕着白矮星的第一个证据的新观察中。

科学家们已经开始探测白矮星周围的尘盘,以及被称为微行星的岩石主体的证据。这一次,科研人员在英国、智利和德国仔细观察,他们认为一对白矮星在一个被称为J0914+1914的星系中。这对白矮星是在斯隆数字天空调查拍摄的7000个样本中首次被发现。但是来自这个星系的光的波长揭示了物质通常并不是单独在一对白矮星中发现,或者甚至是被污染的白矮星的子集周围也显示有物质落在它们上面的证据。

(图:计算机制作的艺术概念图,展示一颗小行星(左下角)在LSPM J0207+3331强大的引力作用下解体。LSPM J0207+3331是已知最古老、最冷的白矮星,被一圈尘埃碎片所包围。科学家们认为,对该白矮星系统的红外信号最好的解释是,由破碎的小行星所提供的尘埃形成的两个不同的环。)

研究小组接下来使用位于智利的欧洲南方天文台的超大望远镜上被称为X射线的光谱仪进行了对这个系统的分析。这些结果显示了大量的氢气,以及这个恒星卷入比其他任何元素都多的氧和硫的证据。这些元素通常在我们自己太阳系中巨大的冰行星——海王星和天王星里能找到。

海王星

天王星

根据发表在《自然》杂志上的论文,联合大气运动的特征,研究者们认为来解释他们的观察结果的最好方法就是一个巨大行星绕着近距离的白矮星运动,仅10000000千米远,并且撕裂成气体盘。

或许这个食外行星的白矮星系统就是我们自己的太阳系在未来会呈现的样子:它的前身红矮星膨胀,吞噬内行星,只留下巨大的冰外行星。但是从我们对这个外行星已知的情况来看,它应该是离恒星太近了以至于不能在最初的膨胀中存活下来。“这个行星可能是在红巨星分散它的外层后转移到那的。”鲍里斯·根西克,该研究的第一作者来自华威大学,告诉吉兹莫多。

红矮星

“这篇论文令人激动之处在于它报告了在白矮星中一个非常不寻常的成分的探测。”乔安娜·塔斯克,卡耐基科学研究所的博士后研究员,在一封邮件中告诉了天文在线。她还说了作者们为他们的数据排除其他潜在的解释上做的很周密。但是她指出让她感到惊讶的是论文没有包含系统发射出来的紫外线信息,因为那是研究白矮星最普遍使用的波长。

当然,这是一个间接探测。根西克告诉吉兹莫多说他的团队已经申请了时间在哈勃太空望远镜上寻找更多行星绕着这颗白矮星运行的证据。他还说或许这个行星有一个可探测到的彗星状的尾巴。

这只是一颗白矮星。盖亚卫星已经发现230000颗白矮星,大部分可能也被“污染”了。

“有这样的潜力:不仅能发现更多被污染的白矮星,也或许能在它们的成分中发现更多种类。”塔斯克说。大概更多这样的系统也将会揭示它们,包含气态巨行星的残留物。

或许我们自己的太阳系有一天也将加入那个样本。

白矮星

白矮星

白矮星是一颗紧凑的恒星。它们的质量压缩在一起。万有引力把原子都紧密的拉在一起,并且带走了它们的电子。一颗白矮星的质量近似于太阳的质量,但是它的体积和地球差不多。

白矮星是所有质量不够高到成为一颗中子星的恒星的最终演变状态。主序星的氢聚变寿命结束后,它将膨胀为一颗在核心氦聚变成碳和氧的红巨星。银河系中超过97%的恒星将会变成白矮星。如果一颗红巨星没有足够大的质量来融合碳,大约10亿K,不活跃的碳和氧将在它的中心增强。它的外层脱落后形成一个行星状星云,它会把核心留下,这就是白矮星。

白矮星里的物质不再经历核聚变反应,所以这颗恒星没有能量源。它因引力坍陷而不被核聚变的热量支持。

像我们太阳这样的恒星,当它燃料耗尽时将会成为一颗白矮星。在它的生命接近结束时,它会经历一个红巨星的阶段,然后释放大部分气体,直到残留的物质收缩并且成为一颗年轻的白矮星。

作者: Ryan F. Mandelbaum

FY: Vinalindy

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