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白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

时间:2017-04-15 作者:693295245 浏览:   手机版

白矮星是宇宙中的一种恒星,白矮星这种性质的恒星是恒星末期的形态,是恒星进入了死亡状态,研究白矮星有助于我们对恒星整个生命周期的了解。下面就一起去看看:白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

白矮星介绍

白矮星(White Dwarf,也称为简并矮星)是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。白矮星是演化到末期的恒星,主要由碳构成,外部覆盖一层氢气与氦气。白矮星在亿万年的时间里逐渐冷却、变暗,它体积小,亮度低,但密度高,质量大。1982年出版的白矮星星表表明,银河系中已被发现的白矮星有488颗,它们都是离太阳不远的近距天体。根据观测资料统计,大约有3%的恒星是白矮星,但理论分析与推算认为,白矮星应占全部恒星的10%左右。

白矮星的形成过程

白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

白矮星

当红巨星的外部区域迅速膨胀时,氦核受反作用力却强烈向内收缩,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度,于是氦开始聚变成碳。经过几百万年,氦核燃烧殆尽,恒星的结构组成已经不那么简单了:外壳仍然是以氢为主的混合物,而在它下面有一个氦层,氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂,中心附近的温度继续上升,最终使碳转变为其他元素。与此同时,红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡:恒星半径时而变大,时而又缩小,稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球,火球内部的核反应也越来越趋于不稳定,忽而强烈,忽而微弱。

此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右,我们可以说,此时,在红巨星内部,已经诞生了一颗白矮星。当恒星的不稳定状态达到极限后,红巨星会进行爆发,把核心以外的物质都抛离恒星本体,物质向外扩散成为星云,残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。所以白矮星通常都由碳和氧组成。但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的温度,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星。偶尔有些由氦组成的白矮星,不过这是由联星的质量损失造成的。

白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

白矮星介绍

白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应,因此恒星不再有能量产生。这时它也不再由核聚变的热来抵抗重力崩溃,而是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑。物理学上,对一颗没有自转的白矮星,电子简并压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量,有时经由伴星的质量传递,白矮星可能经由碳引爆过程爆炸成为一颗Ia超新星。

白矮星形成时的温度非常高,但是因为没有能量的来源。因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷 (温度降低),这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色。经过漫长的时间,白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见,而成为冷的黑矮星。但是,现在的宇宙仍然太年轻 (大约137亿岁),即使是最年老的白矮星依然辐射出数千K的温度,还不可能有黑矮星的存在。

白矮星爆炸

白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

白矮星爆炸

距离地球380光年,一颗不同寻常的垂死恒星与另一颗较小的邻居恒星锁定在一场持久战争之中。体积较小的褐矮星每隔两分钟遭受附近体积较大、快速旋转白矮星的放射线和辐射粒子“鞭打”,这颗白矮星是一颗垂死恒星,释放出强大的能量束。这颗白矮星导致邻近恒星释放跨越整个电磁波谱的脉冲波,从紫外线至无线电波,这种现象此前未在任何恒星系统中观测过。英国华威大学研究人员使用美国宇航局和欧洲航天局各种望远镜发现了这对独特恒星。

该双子星被命名为AR Scorpii,位于天蝎星座,距离地球380光年。事实上,首次发现AR Scorpii双子星是40年前,但是直到近期近距离观测时,才发现它的独特属性。华威大学天体物理学家汤姆-马什(Tom Marsh)教授说:“今年5月我们使用威廉-赫歇尔望远镜的高速天文相机Ultracam对该双子星进行了观测,我们仅观测几分钟就发现了一些独特之处。”体积较大的白矮星体积相当于地球,但是重量却是地球的20万倍,而体积较小的褐矮星仅是太阳质量的三分之一。

白矮星介绍,揭秘:白矮星爆炸是怎么样的?

白矮星爆炸截图

白矮星是小型恒星燃烧耗尽内核燃料的残骸,体积较大的恒星在生命末端,会以壮观的超新星爆炸方式结束生命历程,但是体积较小的恒星却不会这样。像太阳这样的恒星生命末期耗尽燃料,将膨胀形成红巨星,之后外层物质释放至太空,最终留下温度很高、密度很大的内核——白矮星。

研究人员发现AR Scorpii双子星彼此环绕周期为3.6个小时,体积较大恒星释放强大的粒子束和放射线至邻近恒星,导致邻近较小恒星释放跨越整个电磁波谱的脉冲波。双子星喷射的多数放射物是由接近光速的电子释放出来的,这些电子被快速旋转白矮星制造的密集电场加速。然而白矮星内部的密集电场精确位置仍是一个未解谜团。

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