恒星耗盡燃料進行融合後,暴露在外的核心形成白矮星

良辰美景奈何天 2021-12-05 19:13:44

白矮星是像太陽這樣的恒星耗盡燃料進行融合後暴露在外的核心,這顆恒星膨脹成一顆紅巨星,在數億年的時間裏抛出它的外層,並留下死核。它大約有一半的太陽質量被壓縮成一個地球大小的球,它的密度可以非常大,一立方厘米的質量可以達到一千噸,並且可能非常熱。如果有一個次要物體,像恒星或行星這樣的伴星,白矮星的強烈引力,可以從那個伴星上拉下物質並竊取它。

白矮星在大天空區域多重觀測中首次被視爲一個有趣的物體,這顆恒星在快速的時間尺度上變亮和變暗,表明它就是我們所說的災難變星,一顆從伴星身上吸取物質的白矮星。這種物質流並不總是穩定的,並且可以以極高的速度撞擊白矮星,産生巨大的能量耀斑。

白矮星的整體亮度在令人難以置信的精確定期時間表上發生變化,這當然是白矮星正在吞噬的伴星的軌道周期,這反過來意味著它非常接近白矮星。該系統還顯示出以極高速度甩出氫氣的迹象,最高每小時一千萬公裏。

除非擁有非常強大的磁場,否則白矮星很難做到這一點,這可以聚焦進入的物質流並加速它,使其遠離恒星。像這樣的磁場部分,由白矮星的自旋提供動力,而要獲得如此強大的磁場,恒星必須以極快的速度自轉。

因此,天文學家發現它在快速的時間尺度上變亮和變暗,這肯定是由于表面上的熱點旋轉進出視野。這是意料之中的,但它的速度令人震驚,它每 24.93 秒旋轉一次,每分鍾兩次以上。請注意,這是一個質量爲數十億噸,寬度超過 10,000 公裏的物體,那轉速太驚人了,在它的赤道上,速度接近 500 萬公裏每小時。

怎麽會轉的這麽快?很可能是從伴星落下的物質將它旋轉起來,就像用勺子攪拌咖啡一樣。起初,這種物質猛烈撞擊白矮星的赤道,使其旋轉起來。這加強了它的磁場,它現在非常強大,它將物質引導到白矮星的兩極,就像地球磁場將太陽風引導到兩極,並産生北極光和南極光一樣。

所有這些能量都由恒星的自轉提供動力,因此,它會隨著時間的推移而減慢。最終它可能會旋轉得足夠低,以至于它的磁場會減弱,而且它不會把物質扔掉。然而,隨著白矮星的消耗,同伴正在失去質量,所以這是一場比賽。

​所以,我們還要看看宇宙的另一個白矮星,這顆恒星的溫度約爲 200,000°C,使其成爲已知的最熱恒星之一。X 射線在大約 4.7 小時的時間尺度上變亮和變暗,因此它也有非常靠近它的物體。事實上如此接近以至于它不可能是像太陽這樣的普通恒星,那太大了。所以它要麽是質量極低的紅矮星,要麽是棕矮星,要麽是氣態巨行星。我們知道,許多恒星都有與木星質量相當的行星,在非常靠近它們的軌道上運行,當恒星變成紅巨星時,它可以吞沒這顆行星,這顆行星向核心下降,並使恒星旋轉起來。當外層被抛出時,會留下一個非常靠近白矮星的氣態巨行星。                  

無論同伴是什麽,白矮星都在撕碎它並吃掉它。如果它是一顆行星,它可能會在幾百萬年內被白矮星完全摧毀。我們以前見過白矮星周圍的氣態巨行星,以及來自主恒星已經摧毀的行星的碎片。

這個精確的命運將同樣應用于我們的太陽,它將在大約 70 億年後變成一顆白矮星。行星太遠了,它無法開始吸收它們的物質,盡管在這個過程中它會吃掉水星、金星和地球。但對于許多其他星來說,這樣的命運是意料之中的。

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