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科学家首次观测到白矮星重启氢核聚变,死亡恒星残骸为何还能复活

 千姿百态万花筒 2022-05-26 发布于内蒙古

白矮星就是太阳等恒星经过主序星阶段之后形成的,人们普遍认为白矮星质量为太阳的0.5-8倍,当它的主序星阶段完成之后就会成为白矮星,而此时恒星核聚变已完成,本身并不再生产能量,因此白矮星也被视为恒星残骸,但欧洲多家天文研究机构组成的研究小组却在5月13日出版的《自然》期刊上发表了一篇论文,声称第一次观测到白矮星爆炸,证实了物理学家此前的推测。

此次白矮星爆炸事件由德国图宾根大学和德国多家天文机构合作组成的研究小组进行了第一次观测, 由超新星爆发产生的一种特殊光——γ射线所引起的光变。这个研究小组成员包括德国天文学会的天文学家,图宾根市大学和德国天体物理学家协会的科学家们。 他们使用距离地球150万km的e ROSITA X射线望远镜(黑洞搜寻望远镜),发现了这一罕见天象。它自2019年起就对宇宙中的软X射线进行观测。2020年7月7日,望远镜观测到了一次强X射线辐射。从始至终只持续了8小时,呈现出突然变强而后又逐渐熄灭趋于消失的状态。当它的光最多的时候,它是地球上肉眼所见。我们可以不用望远镜和其他工具就可以直接看到。研究团队通过对各种数据进行分析,得出结论:这是白矮星核聚变核聚变反应过程中产生的辐射源。

据信这颗白色矮星是一颗停止了核聚变反应的恒星残骸,核聚变反应如何发生? 科学家们经过多年研究发现,这是由于它们内部存在着一个巨大的等离子体层所造成的。 这其中的原因并不是很复杂,白矮星上的物质是电子简并态的,密度很高,每立方厘米重100千克至2吨,因此尽管体积很小,但是质量很大。

大白矮星大多数白矮星与地球大小相似,但质量却比地球大几百万倍,最多达到1000万倍,比太阳大1.44倍,这类星体引力也很强,它们还能吸收周围物质,若它们周围有个红巨星,当两颗恒星互相绕道而行时,白矮星继续吸收红巨星的物质,此时红巨星爆发出的物质大部分为氢气,所以白矮星表面积聚了大量氢气,当白矮星引力越强,白矮星表面的氢气越集中,产生巨大的核聚变压力。

重发白矮星氢核聚变现象被称为'白矮星复活',但是其'复活'时间非常短,且核聚变仅在白矮星表面进行,因为氢元素总量不足,核聚变难以维持很长时间,因此不能视为实质意义上的'复活',而仅仅表现为白矮星表面爆炸现象。

值得一提的是,这类爆炸与白矮星Ia型超新星的爆炸有所不同,因为它们不会使白矮星Ib型超新星在爆炸过程中烟消云散,但是如果白矮星Ic型超新星达到钱德拉上限左右(是太阳的1.44倍),那么这类爆炸就可能会直接触发白矮星Id型超新星,使白矮星全消。

白矮星表面将发生氢核聚变这一猜测在30多年前就已经存在,但是却从未得到天文观测的证实,欧洲天文研究小组(European Organization Group, EARC)的这次观测算是对理论猜测进行了现场验证,观测资料表明,白海星在爆炸过程中的温度甚至高达327, 000℃,约为太阳表温的60倍。

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