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白矮星不是恒星生命的终点 结晶过程会减缓内核放热

时间:2019-08-23 15:10:06 浏览量:
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一支国际天文学家小组指出,白矮星并不是恒星的终结点,因为古代恒星的垂死外壳,会凝固成巨大的“宇宙晶体”。这项研究基于欧洲宇航局(ESA)盖亚探测器收集到的数据,其致力于绘制一幅巨大的银河系三维地图。当与太阳相当的恒星耗尽了“氢燃料”,就会膨胀成为一颗红矮星。而等红矮星的燃料核被耗尽,其外层会被逐渐吹散,里面剩下的核就被称作白矮星。

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即便如此,从红矮星变成白矮星,也不意味着恒星进化之旅的终结。在数十亿年的过程中,恒星壳会继续放热,直到核心最终冷却到大约 1000 万 °C。此时,恒星的最核心部分会开始结晶。

在结晶之前,原子被紧密地包裹在白矮星的核心中。它们的电子被剥夺,留下的‘电子气’和带正电荷的原子核,则以流体的形式存在着。

当转变发生时,恒星内超高密度的原子会形成有序的结构并固化,类似于水从液态变成冰。然后内部形成金属氧结晶,外部则是强化的碳地幔。

结晶的过程,会大幅减缓垂死恒星的冷却,理论上可以延长多达 20 亿年。五十年前的预测称,这种转变的开始,将伴随着先前存储在恒星体内的大量潜热的释放。

由于白矮星的生命周期非常清晰明了,天文学家能够将它们作为估算附近恒星群年龄的工具。而结晶减缓的冷却过程,会让恒星显得比实际更加年轻。

好消息是,这项新研究有助于天文学家提升推测白矮星年龄的准确性。

借助 ESA 盖亚卫星收集的可见光和视差数据,华威大学物理系 Pier-Emmanuel Tremblay 博士带领的天文学家小组,开始了寻找白矮星结晶的直接证据。

该团队在位于地球 300 光年范围内,挑选了 1.5 万颗候选的白矮星,然后分析器亮度和色泽。

结果发现,某些具有特定颜色和光度的恒星群,与他们新提出的恒星演化模型相吻合。

这项发表在《自然》(Nature)杂志上的研究,代表了白矮星“从液态转变为固态”的第一个直接证据。原标题为:

《Core crystallization and pile-up in the cooling sequence of evolving white dwarfs》

作者指出,仅有的热能释放,还不足以证明他们的观察结果。Tremblay 博士猜测,缺失的能量,或以重力能的形式释放出来。

所有白矮星都会在进化过程中结晶,更大质量的会更快地完成这一过程。这意味着我们银河系中有数十亿颗白矮星已经完成了这个过程,形成了太空中的水晶球。

大约 100 亿年后,我们的太阳,也会变成一颗白矮星。

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编辑:时雨
关键词: 白矮星
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