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宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

 更新时间:2020-06-13 10:18

  据美国太空网报道,目前,天文学家最新观测显示,较大的恒星在生命末期时将以疯狂的速度流失质量。他们对特大恒星参宿四的观测结果能够帮助科学家最终理解恒星流失质量是如何实现的。

参宿四恒星

  最新研究称,参宿四恒星在生命历程末期,将疯狂地流失质量

  智利欧洲南方天文台甚大望远镜的观测数据显示参宿四喷射出大量的羽状气体,参宿四位于猎户星座的中部。这个巨大恒星的质量是太阳质量的20倍,但是在生命末期每隔10000-100000年,它就会流失相当于太阳重量大小的质量。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  这种减肥比率听起来并不像减肥的应急食物,但是该恒星流失质量的速度是太阳的100万倍。法国巴黎梅尤登天文台天体物理学家皮埃尔-克维拉(Pierre Kervella)说:“通常每颗恒星在生命末期会经历这样的阶段,我们知道恒星的质量会逐渐流失,但是我们并不知道这些质量是如何从恒星喷射出去。”

  天文学家观测到参宿四恒星喷射羽状物质暗示该恒星并不是在任何方向均匀地流失质量,或许这种羽状物质是由于恒星旋转时释放出来的。当恒星旋转时可能会驱使质量朝向恒星两极地区,期间流失大量的微粒喷雾。

  或许是通过气体对流导致羽状物质流失,这一过程类似于烧水壶加热时的水蒸汽释放。科学家认为对流可传送气体朝向恒星表面,当气体抵达恒星表面时,对流的动量可导致气体排放出来。目前具有相同的数据能够支持以上两种理论的可能性,或许是这两种理论同时发生作用。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  克维拉说:“恒星的极地轴和羽状物质方向是一致的,但是气体对流看上去更具有可能性,这是由于许多观测显示该恒星表面存在着气体运动。”依据这一比率,参宿四正在超速流失其剩余质量,在未来10000年里将以一颗超新星的形式爆炸终结生命历程。

  克维拉在接受美国太空网记者采访时称,或许这颗恒星将在几千年之后爆炸,也或许它就在明年爆炸。我们对此并不是非常清楚,很可能它已度过生命历程的90-95%。据悉,参宿四通过核聚变反应已燃烧了其储存的氢燃料,并且在红巨星阶段开始移动燃烧氦和重元素。这些反应倾向于生成更多的热量,而不是在燃烧氢时形成的,它要比其年轻时膨胀更大的体积。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  在参宿四质量流失的过程中,其体积处于膨胀状态,密度也变得非常低,目前这颗恒星的密度仅是地球空气密度的10亿分之一。参宿四难以置信的低密度状态有助于解释该恒星的质量流失,在参宿四表面的气体受到该恒星重力的作用,但是该重力十分虚弱,很容易导致参宿四的质量流失。

  目前,克维拉和同事将这项最新研究报告发表在近期出版的《天文学和天体物理学杂志》上。

  宇宙中最强烈的伽马射线爆残留“黑洞坟墓”

  据美国太空网站报道,当某些恒星崩溃,它们会释放一种叫做伽马射线爆的势不可挡能量——宇宙中最强大的爆炸事件。但是这种猛烈能量爆发事件的宇宙残留物迄今仍是一个谜团。

黑洞里面是什么?

  黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见...【查看详情

  近期,两项最新研究表明当伽马射线爆发时,会部分形成像“宇宙坟墓”的黑洞,而其它一些恒星最终会以旋转中子星结束生命。伽马射线爆出现于一些超大质量恒星到达生命末期,并在它们内核的核子融合中耗尽燃料补给,期间不会克服引力作用产生核子融合向外的压力。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  在接下来发生的戏剧性崩溃效应中,像洪流般的高能量、短波伽马射线光被释放出来。这一现象有时伴随着超新星爆炸出现,超新星是恒星爆炸死亡的另一种形式,这是一种独立的宇宙事件。

快速旋转的磁星

  另一支科学家研究小组通过研究美国宇航局雨燕伽马射线人造卫星的伽马射线爆,发现其中11个伽马射线爆样本的喷射类型暗示着一颗磁星的存在。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  磁星具有非常强的磁场,它们旋转速度非常快,甚至一次公转可在数毫秒内完成。一些研究人员认为磁星的质量不足于产生伽马射线爆所要求的能量类型,但这项最新研究暗示至少一些磁星可以实现。

中国学者:“恒星级”黑洞竟然存在

  每个恒星都以超新星结尾吗?黑洞是如何形成的?我们每天仰望星空的时候都有这些问题。有些人说这是典型的“杞人忧天”,太阳和地球至少在我们有生之年不会有太大的变化。是这样吗?蓝之湾带您探索星空背后的科学。

太阳会爆炸吗?

  地球依靠太阳来获取能量保持温暖和物质循环,我们相信每天晚上睡觉时,第二天早晨太阳一定会再次升起,照亮我们的世界。但是,在这个宇宙中,太阳会永远这样做吗?生死循环的定律在宇宙中也是适用的。随着这颗恒星年龄的增长,我们的太阳最终会发生什么?它会爆炸吗?还是安静的死亡?这个可怕的时间是多久?

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

太阳生命中的一天

  我们的太阳是银河系中3000亿颗恒星之一。这些恒星是从瓦解的气体中诞生的。当气体云在其自身重力的作用下收缩或坍塌时,云中的原子移动的空间越来越少,这导致云内部的压力和温度升高。

  一旦压力高到足以点燃氢燃烧,新生恒星就会“打开”或开始将氢原子转化为氦气。此过程产生的剩余能量以光子或光的形式释放。当这些光子从核心中挣脱时,它们会向自身施加向外的压力以抵抗重力(称为辐射压力),以防止云层崩溃。这些光子到达恒星表面并被释放后,恒星开始发光,宇宙中大多数恒星目前都处于氢燃烧阶段。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  离开太阳的光子不会立即到达地球,而是以有限的光速传播,该行程时间大约为8分钟。因此,如果一个超级小人在太阳上扔了一块巨大的耐热毯,我们将生活在幸福的无知之中,如果持续了足够长的时间,我们地球将会陷入无尽的黑暗之中。

  太阳等恒星的最终结局往往是这样的,在大约100亿年后,时间一般取决于恒星的大小。恒星将耗尽其核心中的氢以进行燃烧。目前,我们的太阳大约处于氢燃烧阶段的一半,这意味着它还有大约4.5-5亿年的时间才能燃烧殆尽。

红色巨星

  一旦像我们的太阳这样的恒星耗尽了其核心中的氢,该核心将再次开始收缩。除了这次,不会有任何辐射压力来平衡重力。在该芯收缩阶段,芯中的温度和压力再次升高。恒星还燃烧核心周围各层中的氢,这一过程加热了恒星的最外层。这些加热的外层膨胀,导致恒星的整体尺寸增加。

  现在更大,更蓬松的恒星具有较低的表面温度(因为现在相同的热量散布在较大的表面上),因此显得发红。处于演化阶段的恒星被称为“红色巨星”,其蓬松,轮廓不清的外边缘使它们显得模糊。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  红色巨星大约是我们太阳的20到100倍。当太阳到达红巨星相时,它将变得如此之大,以至于吞噬水星和金星!天文学家对我们未来的红色巨人太阳是否还会吞噬地球或变得危险地接近问题持不同意见。无论哪种方式,我们都将无法再住在这里。

红巨星

  同时,回到仍在收缩的红色巨星的核心,温度和压力最终变得如此之高,以至于该恒星开始燃烧下一个最重的元素氦。有时,这发生在称为氦闪光的能量爆发中。红色巨星相只持续约十亿年左右,才能发出氦气,这是恒星演化所需的时间相对较短。

超新星大爆炸

  将氦气燃烧成碳元素后,恒星的余生取决于恒星必须启动多少质量。更大质量的恒星将继续燃烧穿过核心中一个元素的过程,使核心收缩直到下一个最重的元素开始融合。巨大的恒星将逐步“演绎”元素周期表,直到它们开始制造铁为止,铁是最重的元素,可以融合而无需输入额外的能量。铁芯最终是不稳定的,会导致巨大的快速爆炸,科学家称之为超新星爆炸。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

白矮星

  氦燃料耗尽后,我们的太阳将变成所谓的白矮星,不再具有产生能量的能力。这些恒星是如此密集,以致一茶匙的白矮星重5.5吨,这与地球上的大象一样多!即使它们不是通过聚变来产生能量,白矮星仍然可以发光。核心中产生的所有这些光子继续与表面竞争,这一过程可能需要数千亿年的时间。

黑矮星

  最终,白矮星将耗尽能量,留下一个称为黑矮星的密实、深色核心。但是,宇宙的存在时间不超过140亿年,因此尚无足够长的恒星演化成黑矮星……然而,未来也许会出现。还有一种可能就是人类目前还没有发现。

  如果白矮星处于双星系统中,换句话说,如果它们绕着与另一颗恒星共享的中心旋转,它们仍然有机会成为超新星。如果一个非常密集的白矮星将物质从附近的邻居身上拉走,那么最终增加的重力将使恒星无法承受。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  白矮星所能承受的最重质量是我们太阳质量的1.4倍,天文学家称其为Chandrasekhar极限。一旦白矮星超过该极限,就会发生某种失控反应,因为所有恒星的物质都将在几秒钟内坍塌,从而导致剧烈的超新星爆炸。

超新星大爆炸的价值

  我们知道超新星对生命极为重要,原因有二。第一,融合在恒星核中的所有元素将永远保持在那里,对我们来说毫无用处,如果不是超新星爆炸将它们送出太空的话。第二,我们提到过,元素周期表中除铁以外的元素不能与恒星融合,因为这种反应需要能量而不是产生能量。由于其他原子的高速碰撞而形成了比铁重的元素,这是高能超新星爆炸的副产物。正如天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)曾说过的那样:“我们都是由恒星构成的。”

形成黑洞

  如果一颗恒星在其生命初期足够大,比我们的太阳大20倍以上,那么超新星之后留下的核将足够大而形成黑洞。黑洞是恒星状的核,如此密集,以至于甚至没有光也无法逃脱。进入黑洞表面的任何东西(称为事件视界)将永远被困在那里。

宇宙超大恒星生命末期将疯狂“减肥”

  最近,我国天文学家首次观测到比太阳大70倍的黑洞,这个奇葩似地存在似乎违背了人们对恒星演化的认知,这个发现也震惊了天文学界。宇宙中大部分天体还是很神秘,人类每一次新发现都会让我们唏嘘不已,或许这就是探索的奥秘和兴趣所在吧。

  揭宇宙六大惊悚事实, 尽管我们觉得怪异,但宇宙中确实存在着许多奇奇怪怪的事实。比如说,如果太阳是由一种不能散发热量的物质所组成,它也会发出惊人的热量。最离奇的是有人认为,未来的事物竟然会影响过去事件的发生...【查看详情

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