1. 首頁 > 生活百科 > >

一顆恒星逃脫了它死去的“怪物”白矮星同伴的同類相食嗎？

恒星


一顆恒星逃脫了它死去的“怪物”白矮星同伴的同類相食嗎？


一幅插圖顯示了一顆白矮星在雙星系統中圍繞一顆主序星運行（圖片來源：Robert Lea（與Canva共同創建））
據美國太空網（Robert Lea）：新的研究對存在于具有活動恒星伴星的雙星系統中的遙遠“死星”的性質提出了質疑 。這項研究背后的科學家認為，這具恒星尸體實際上是一顆怪物大小的白矮星 。
這一發現引發了一個問題，即雙星系統的“活”恒星是如何在如此接近恒星尸體的地方生存下來的，而不會被拖向它并被猛烈吞噬 。這項研究在預印本網站Arxiv.org上有詳細介紹，并已提交給《天體物理學開放雜志》 。
2023年，天文學家發現這顆距離地球417光年的恒星有一個陰暗的伴星，據信是“死星” 。最初 ， 科學家們認為雙星系統中的恒星殘骸LAMOST J2354是一顆中子星 。LAMOST之所以得名，是因為它是由天文學家使用大天空區域多目標光纖光譜望遠鏡（LAMOST）發現的 。然而 ， 該團隊發現了一些線索 ， 使這一身份受到質疑，表明這顆潛伏的死恒星是一顆比普通白矮星更大的白矮星 。
“J2354系統是由LAMOST團隊發現的，據稱它擁有一顆中子星，”團隊負責人、俄亥俄州立大學宇宙學和天體粒子物理中心的研究員Michael a.Tucker告訴Space.com ?！拔易畛鯇@個系統感興趣 ， 因為如果它是一顆中子恒星，它可能是在核心坍縮超新星期間形成的 。
他補充道：“附近的大質量恒星（中子星的前身）的爆炸會影響伴星，并將大量金屬傾倒在表面 ?！?。
塔克解釋說，相對而言，該系統就在附近，很明亮，這意味著它提供了一個很好的機會來實際尋找超新星的這種預期“污染” 。
“不幸的是，我們沒有發現任何，這也是我們最終更喜歡白矮星而不是中子星的原因之一，”他說 。
白矮星和中子星：有什么區別？
白矮星和中子星有很多相似之處，但這兩類恒星殘骸之間也有許多不同之處 。
主要的相似之處在于 ， 這兩種類型的恒星殘骸都是在恒星耗盡核心核聚變燃料時產生的，并且無法再抵抗自身重力的向內推動 。這導致恒星坍縮并產生超致密物質和殘留物，量子物理學的一個方面可以防止同類粒子擠得太近 ， 從而防止其進一步坍縮 。
當質量接近太陽的恒星耗盡其核心的氫時，白矮星就誕生了 。在大約50億年后，太陽將經歷這一過程 ， 在太陽系剩余部分的中心留下一顆悶燒的宇宙余燼白矮星 。
然而，當一顆質量約為太陽八倍的恒星發生氫的耗盡時，恒星的坍縮會產生壓力和溫度 ， 使核心中的氦開始核聚變為更重的元素 。這種情況一直持續到恒星有一個鐵的核心，鐵是一種任何恒星都無法融合成更重元素的元素 。
只要恒星仍有足夠的質量超過所謂的錢德拉塞卡極限，即太陽質量的1.4倍左右 ， 此時恒星的坍縮就會引發超新星爆炸 。這種融合坍縮的結果是產生了一顆中子星，這是一顆恒星殘骸 ， 其質量是太陽的一到兩倍 ， 占據了地球上平均城市的寬度 。

一顆恒星逃脫了它死去的“怪物”白矮星同伴的同類相食嗎？


“死星”的兩側，左邊是中子星，右邊是白矮星（圖片來源：Carl Knox/OzGrav）
LAMOST J2354雙星系統中的死恒星伴星最初被確定為中子星 ， 因為它的質量似乎正好在錢德拉塞卡極限附近 。
塔克說：“棘手的是，‘重’白矮星的質量與‘輕’中子星的質量重疊 ?！??！耙虼耍词怪来_切的質量也不能回答這個隱藏的伴星是白矮星還是中子星的問題 ?！?br>研究小組能夠找到一些線索 ， 表明LAMOST J2354的死星不是中子星 。這些線索中的第一條是，雙星系統的活恒星不包含通常伴隨著大質量恒星死亡和中子星誕生的超新星宇宙爆炸所帶來的殘骸或“污染” 。
如果超新星發生時伴星離得更遠，這種污染可能就不存在了，但塔克解釋說，如果是這樣的話，那么中子星就必須被“踢”向伴星，才能形成今天觀測到的軌道 。
塔克說：“超新星爆發后，軌道通常會膨脹，因為你已經失去了系統的質量，所以產生更近的軌道需要精細調整的踢腿方向和速度——我們估計這種情況發生的幾率只有百分之幾 ?！?。

一顆恒星逃脫了它死去的“怪物”白矮星同伴的同類相食嗎？


這張照片顯示了2002年V838 Monocerotis壯觀的恒星爆發，這是一個所謂的共同包絡事件，是兩顆共享氣體殼層的恒星爆發 。（圖片來源：美國國家航空航天局、歐洲航天局和哈勃遺產團隊（STScI/AURA））
此外，如果這是一顆由中子星繞軌道運行的普通恒星的雙星，那么它離地球的距離將是下一個最近的同類系統的兩倍 。這將表明銀河系中此類系統的密度比目前預測的高出約八倍 。這意味著目前的模型傾向于LAMOST J2354中的一顆1.4太陽質量的白矮星 。
塔克繼續說道：“它不是已知質量最大的白矮星 ， 但明顯高于平均水平 ?！??！耙话銇碚f，白矮星的質量越大，就越難看到/找到 ?！?br>他補充說，這是因為白矮星具有隨著質量的增加而變小的獨特特征，因此大質量白矮星比質量較小的白矮星更小、更暗 。
塔克說：“由于更高的密度提高了傳導效率，這使得質量更大的白矮星也比質量更低的白矮星冷卻得更快，這意味著能量更容易從核心轉移到表面并逃逸 。” 。“因此 ， 大質量白矮星比同齡的低質量白矮星更小、更冷，因此要暗得多 ?！?br>這顆恒星是如何逃脫其潛伏的僵尸同伴的？
對于Tucker來說，LAMOST J2354最有趣的方面是它的進化歷史 。
他解釋說：“目前的軌道非常非常接近[大約是太陽寬度的1.5倍]，因此該系統肯定經歷了一次共同的包絡事件 ?！?。
“共同包層”階段是雙星演化的一個共同特征，因為當質量更大的恒星在其核心耗盡氫時 ， 它會演化成紅巨星 。如果雙星之間的距離小于太陽寬度的500倍，紅巨星的伴星就會嵌入其延伸的稀薄層中，因此被稱為“共同包層”
塔克繼續說道：“工作中存在阻力和摩擦，因此當包層從系統中彈出時，軌道會慢慢縮小 。盡管這一過程幾乎影響了雙星演化的方方面面，但由于涉及荒謬的時間和空間尺度，建模極其復雜 ?！??！肮餐j相位的結果是更接近的雙星 ， 質量更大的主星被剝離了大部分包絡，留下了一顆‘氦星’或‘亞矮星’ ?！?br>
一顆恒星逃脫了它死去的“怪物”白矮星同伴的同類相食嗎？


插圖顯示了一顆白矮星在從附近的紅巨星積累物質時，容易反復爆發新星 。（圖片來源：Romano Corradi/加那利航空研究所）
對于質量不到太陽三倍的低質量原恒星 ， 塔克說，在雙星直接演化成正常恒星和“常規”白矮星雙星之前，氦在核心緩慢地與碳和氧融合 。
他解釋說：“然而，質量超過太陽三倍的更大質量的初級粒子可以點燃碳/氧核心周圍殼層中燃燒的氦 ?！?。“這會產生第二個巨大的階段，恒星會膨脹到太陽寬度的幾百倍，并開始第二個共同的包絡階段 。同樣，這應該會以噴射主恒星包絡為代價來減少軌道 。”
該團隊真正想知道的是，在這樣一個雙星系統中，低質量伴星是如何經歷兩個獨立的共同包絡相位，而不與主要的死白矮星合并的 。
塔克問道：“我們知道雙星合并是因為大多數大質量白矮星由于其非常快速的自轉而顯示出合并的證據，那么這顆白矮星是如何/為什么存活下來的呢？” ?！拔蚁螂p星理論家提出了這項研究，以此來檢驗我們對共同包絡演化如何控制近雙星結果的看法 ?！?br>目前，盡管該團隊的發現表明該系統中潛伏著一顆巨大的白矮星，但仍然不能排除中子星的可能性 。
塔克總結道：“實際確認伴星的最佳方法是具有紫外光譜的白矮星 。不幸的是，這只能來自哈勃太空望遠鏡，目前很難獲得觀測時間 。” ?！拔覀冴P于這個目標的提議實際上在去年被拒絕了，所以我們繼續發表了我們的研究成果 。我們將在未來的周期內再次嘗試，但哈勃望遠鏡已經開始顯示出它的年齡和退化 ?！?br>這意味著天文學家可能需要一段時間才能確定LAMOST J2354中的死星是中子星還是大質量白矮星 。
該團隊的研究發表在論文庫arXiv上 。