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恒星的歸宿-白矮星還有機(jī)會重新復(fù)活嗎?或許,這得看條件!

白矮星是恒星演化一個歸宿,但卻不是終極歸宿,因?yàn)榘装沁€有屬于它的演化道路!一般一顆質(zhì)量小于8-10倍太陽的恒星在氫元素消耗殆盡后的晚期,會在劇烈氦燃燒的條件下膨脹成紅巨星,但它會根據(jù)自身內(nèi)核所能達(dá)到的溫度決定能聚變到什么元素,最后再也無法聚變產(chǎn)生新的能量時,內(nèi)核將在失去輻射壓的支撐下坍縮誕生形成一顆白矮星,而外殼將逐漸擴(kuò)散形成漂亮的行星狀星云!

一、白矮星的種類

恒星內(nèi)核在坍縮形成一顆新的天體內(nèi)核聚變達(dá)到的元素界限與它本身的質(zhì)量有關(guān),如上表,10%太陽質(zhì)量的恒星只能燃燒氫元素,但到了太陽質(zhì)量大小就能燃燒氦元素生成碳氧,比而太陽質(zhì)量更大的恒星則能形成更多的元素!而它們最終形成的天體也有一些區(qū)別!

上表中我們比較關(guān)心的白矮星天體有三種,分別是:

1、質(zhì)量在太陽的0.08-0.25倍之間的He白矮星

2、質(zhì)量在太陽的0.25-8倍之間的哦CO白矮星

3、質(zhì)量在太陽的8-12倍之間的ONeMg白矮星

二、白矮星還能復(fù)活嗎?

因?yàn)橘|(zhì)量不一的白矮星它們的未來發(fā)展命運(yùn)也是有區(qū)別的,但并不是所有發(fā)展到了白矮星的恒星還有豐富多彩的未來,因?yàn)檫@還需要一個條件,否則白矮星的未來就是逐漸耗光它繼承自恒星的引力勢能與角動量,最終成為一顆冰冷的黑矮星!

白矮星的繼續(xù)演化必須有一個條件,即它需要一顆合適的伴星,但并不是說雙星的白矮星就有機(jī)會,比如天狼星A和白矮星天狼星B就無法構(gòu)成吸積條件(即使未來天狼星A的紅巨星階段也不會通過洛希瓣交換物質(zhì))!因此要需要密集雙星的條件!那么滿足了這些條件的白矮星未來會有如何的演化可能呢?

1、質(zhì)量比較小的He白矮星

這種類型的白矮星主要問題是內(nèi)核質(zhì)量不夠,無法達(dá)到足夠的溫度再繼續(xù)He(氦)聚變,因?yàn)镠e的聚變條件更高,一般在類日恒星的He元素聚變是氫元素消耗后外殼坍縮的超壓形成氦閃而繼續(xù)演化膨脹成紅巨星!這類白矮星從理論上看,吸積了大量主星物質(zhì)后未來重新點(diǎn)燃內(nèi)核的氫元素繼續(xù)演化仍然存在可能!

但這個僅僅存在于理論中,為什么呢?

因?yàn)樾纬蛇@類白矮星的恒星壽命超級長,甚至高達(dá)數(shù)千億到上萬億年,請問那會宇宙中也就剩下孤獨(dú)終老的紅矮星了,即使它存在伴星也不會形成紅巨星,因此想要從伴星吸積物質(zhì)的可能性極小,假如密集雙星能夠讓He白矮星吸積恒星物質(zhì),那么到此時還存在恒星,也不過是壽命超長的白矮星而已,能夠抽取的恒星物質(zhì)質(zhì)量也顯然不夠!

2、類日恒星的碳氧白矮星或者ONeMg白矮星

這種類型的白矮星如果有機(jī)會的話,因其質(zhì)量比較接近錢德拉塞卡極限(1.44倍,太陽形成白矮星后大約能保持70%的質(zhì)量),很容易吸積物質(zhì)后形成Ia型超新星爆發(fā)!

白矮星通過吸積伴星物質(zhì)超過錢德拉塞卡極限導(dǎo)致Ia型超新星爆發(fā)過程示意圖!

3、罕見的白矮星合并且重新開始燃燒的特殊案例

俄羅斯科學(xué)院的研究人員通過NASA的寬視場紅外探測器WISE太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù),在距離地球大約1萬光年的Cassiopeia星座中發(fā)現(xiàn)了一顆非同尋常且罕見的恒星,這是Cassiopeia星座中的兩顆白矮星相互碰撞的結(jié)果!一般兩顆白矮星性碰撞合并會導(dǎo)致超新星爆發(fā),但這個名為J005311合并后的天體并沒有爆發(fā),而是重新復(fù)活并再次開始熱核反應(yīng)!

它的生命可能非常短暫,因?yàn)镴005311正在快速消耗之前無法燃燒的碳氧等元素,它比太陽亮4000倍,恒星風(fēng)高達(dá)16000千米/秒,表面溫度超過二十萬度!

4、一顆被黑洞引力重新點(diǎn)燃的白矮星

美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)發(fā)現(xiàn)一個極其特殊的案例,他們發(fā)現(xiàn)一顆白矮星在接近黑洞視界2-3個半徑的距離時被黑洞強(qiáng)大的引力重新激活,內(nèi)核的聚變成了鈣和鐵,根據(jù)模擬顯示,理想的情況下可能會有60%的恒星物質(zhì)聚變成鐵。

LLNL的物理學(xué)家Rob Hoffman認(rèn)為,當(dāng)白矮星接近黑洞時,潮汐引力會在垂直軌道平面方向上壓縮恒星,這將導(dǎo)致白矮星內(nèi)部壓力與溫度升高,重新開始核聚變!

從以上幾個案例來看,白矮星還是有機(jī)會重新復(fù)活的,但復(fù)活后的白矮星-恒星天體非常怪異,在合并中誕生恒星或者黑洞邊緣絕處逢生!盡管存在復(fù)活的可能,但也只是曇花一現(xiàn)!

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