白矮星是恒星演化一个归宿,但却不是终极归宿,因为白矮星还有属于它的演化道路!一般一颗质量小于8-10倍太阳的恒星在氢元素消耗殆尽后的晚期,会在剧烈氦燃烧的条件下膨胀成红巨星,但它会根据自身内核所能达到的温度决定能聚变到什么元素,最后再也无法聚变产生新的能量时,内核将在失去辐射压的支撑下坍缩诞生形成一颗白矮星,而外壳将逐渐扩散形成漂亮的行星状星云! 一、白矮星的种类 恒星内核在坍缩形成一颗新的天体内核聚变达到的元素界限与它本身的质量有关,如上表,10%太阳质量的恒星只能燃烧氢元素,但到了太阳质量大小就能燃烧氦元素生成碳氧,比而太阳质量更大的恒星则能形成更多的元素!而它们最终形成的天体也有一些区别! 上表中我们比较关心的白矮星天体有三种,分别是: 1、质量在太阳的0.08-0.25倍之间的He白矮星 2、质量在太阳的0.25-8倍之间的哦CO白矮星 3、质量在太阳的8-12倍之间的ONeMg白矮星 二、白矮星还能复活吗? 因为质量不一的白矮星它们的未来发展命运也是有区别的,但并不是所有发展到了白矮星的恒星还有丰富多彩的未来,因为这还需要一个条件,否则白矮星的未来就是逐渐耗光它继承自恒星的引力势能与角动量,最终成为一颗冰冷的黑矮星! 白矮星的继续演化必须有一个条件,即它需要一颗合适的伴星,但并不是说双星的白矮星就有机会,比如天狼星A和白矮星天狼星B就无法构成吸积条件(即使未来天狼星A的红巨星阶段也不会通过洛希瓣交换物质)!因此要需要密集双星的条件!那么满足了这些条件的白矮星未来会有如何的演化可能呢? 1、质量比较小的He白矮星 这种类型的白矮星主要问题是内核质量不够,无法达到足够的温度再继续He(氦)聚变,因为He的聚变条件更高,一般在类日恒星的He元素聚变是氢元素消耗后外壳坍缩的超压形成氦闪而继续演化膨胀成红巨星!这类白矮星从理论上看,吸积了大量主星物质后未来重新点燃内核的氢元素继续演化仍然存在可能! 但这个仅仅存在于理论中,为什么呢? 因为形成这类白矮星的恒星寿命超级长,甚至高达数千亿到上万亿年,请问那会宇宙中也就剩下孤独终老的红矮星了,即使它存在伴星也不会形成红巨星,因此想要从伴星吸积物质的可能性极小,假如密集双星能够让He白矮星吸积恒星物质,那么到此时还存在恒星,也不过是寿命超长的白矮星而已,能够抽取的恒星物质质量也显然不够! 2、类日恒星的碳氧白矮星或者ONeMg白矮星 这种类型的白矮星如果有机会的话,因其质量比较接近钱德拉塞卡极限(1.44倍,太阳形成白矮星后大约能保持70%的质量),很容易吸积物质后形成Ia型超新星爆发! 白矮星通过吸积伴星物质超过钱德拉塞卡极限导致Ia型超新星爆发过程示意图! 3、罕见的白矮星合并且重新开始燃烧的特殊案例 俄罗斯科学院的研究人员通过NASA的宽视场红外探测器WISE太空望远镜的数据,在距离地球大约1万光年的Cassiopeia星座中发现了一颗非同寻常且罕见的恒星,这是Cassiopeia星座中的两颗白矮星相互碰撞的结果!一般两颗白矮星性碰撞合并会导致超新星爆发,但这个名为J005311合并后的天体并没有爆发,而是重新复活并再次开始热核反应! 它的生命可能非常短暂,因为J005311正在快速消耗之前无法燃烧的碳氧等元素,它比太阳亮4000倍,恒星风高达16000千米/秒,表面温度超过二十万度! 4、一颗被黑洞引力重新点燃的白矮星 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)发现一个极其特殊的案例,他们发现一颗白矮星在接近黑洞视界2-3个半径的距离时被黑洞强大的引力重新激活,内核的聚变成了钙和铁,根据模拟显示,理想的情况下可能会有60%的恒星物质聚变成铁。 LLNL的物理学家Rob Hoffman认为,当白矮星接近黑洞时,潮汐引力会在垂直轨道平面方向上压缩恒星,这将导致白矮星内部压力与温度升高,重新开始核聚变! 从以上几个案例来看,白矮星还是有机会重新复活的,但复活后的白矮星-恒星天体非常怪异,在合并中诞生恒星或者黑洞边缘绝处逢生!尽管存在复活的可能,但也只是昙花一现! |
|