宇宙|白矮星:宇宙中的“千面佳人”
【徘徊在超大质量黑洞旁的白矮星】
白矮星——众所周知,它是一颗中等大小恒星的死亡遗骸 。我们的太阳死亡后就会变成一颗白矮星 。
白矮星即不会像恒星那样发出大量的光和热,也不会像超新星一样爆发出让整个星系都黯然失色的光芒 。所以很长一段时间,白矮星一直不被天文学家们所重视 。
但新的研究证明,白矮星是我们宇宙的驱动力之一,它是宇宙中的“千面佳人” 。
2018年12月,天文学家发现了奇怪耀斑 。它来自距离地球2.5亿光年的星系GSN 069 。
星系GSN 069的中心有一个超大质量黑洞,它的质量大约是太阳质量的50万倍 。这是一个巨大的黑洞,它以非常非常稳定的速度发射着X射线,每9小时发射一次 。
这样的行为让科学家们感觉非常困惑 。
耀斑的能量非常巨大,规律非常之多,超大质量的黑洞必定每天三次吞噬了水星质量的物质 。
所以,现在最大的问题是,是什么哺育了黑洞如此丰盛的晚餐?
2020年3月,科学家们找到了答案,一颗不幸的恒星在其生命的尽头徘徊在黑洞的死亡地带 。
一颗恒星离超大质量黑洞太近,就像一个光滑的甜甜圈离饥饿的人太近一样 。
恒星离黑洞太近,就会被撕裂 。它们受到了黑洞的攻击,其中一些物质以非常强大的风和喷射流被发射出去 。
不知为何,这颗恒星在与超大质量黑洞的近距离接触中幸存了下来 。进一步的研究表明它是一颗小型致密恒星——白矮星 。
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超大质量黑洞附近的白矮星
那么是什么让这颗小恒星坚不可摧呢?答案在于它是如何形成的 。如果我们观察一颗恒星的生命周期,我们就能得到线索 。
恒星将氢燃烧成氦,导致核聚变,从而使恒星保持稳定 。在核聚变产生的辐射压力向外推和引力压力向内拉之间存在着微妙的平衡 。
但当像我们的太阳这样的恒星接近生命末期时,它们会耗尽氢燃料 。这颗类太阳的恒星会产生越来越多的氦,氦在其中心聚集,逐渐地,恒星外层的巨大重量压碎了氦核 。
随着核心年龄的增长,它变得越来越小,越来越热,这就增加了核反应的速度 。这些核聚变反应产生了更多的能量将外层或包膜向外推 。因为有更多的能量通过外层,外层就会膨胀,这颗恒星就会膨胀到原来大小的100倍左右 。
黄色的恒星变成了红巨星,最终,红巨星脱离了它们的外层,形成了令人惊叹的气体壳,称为行星状星云 。行星状星云是太空中最美丽的天体,他们都很壮观 。
一颗恒星在这些行星状星云中结束其生命后,就会在中心留下一颗白矮星 。这颗白矮星本质上是一颗煤渣,一颗恒星的煤渣 。它是核聚变后的产物,对于那颗特定的恒星来说不再可能发生核聚变 。剩下的,是一颗发光的白矮星 。
但在GSN 069星系中,超大质量黑洞加速了这一过程 。它在几天内就剥离了红巨星的外层 。黑洞几乎吃掉了恒星所有多汁的部分,即那些所有容易得到的部分,只留下骨头——白矮星的残余物 。
这颗白矮星的质量只有太阳的1/5,这么小的一颗恒星是如何在离黑洞这么近的地方存活下来的呢?
也许你会认为,因为白矮星很小,它不会持续很长时间 。但事实恰恰相反,这个口袋大小的白矮星充满了物质,如果它是一颗普通的恒星,它早就被粉碎了 。但因为它是一个非常致密、紧密的球体,所以它存活了下来 。
想象一下把太阳压成地球那么大,质量相同,但现在更紧密了,所以一个篮球的重量,相当于35只蓝鲸 。
白矮星的极端密度保护它不受超大质量黑洞引力的冲击,它的轨道每9小时就带它靠近黑洞,每次遇到黑洞,它的一些物质就会被吸走 。
它们在玩星际间的拔河游戏 。黑洞更大,所以它会赢,但白矮星密度很大,所以非常坚硬,能够在那里坚持很长一段时间 。它会在超大质量黑洞周围的轨道上停留数十亿年 。
这是一个非常励志的故事 。
【为什么会存在白矮星】
天文学家第一次发现白矮星时,天文学家们的第一反应就是:不,不,不,那不可能是真的!他们认为白矮星不应该存在 。
物体的密度如此之大,怎么可能在自身的重量下不坍塌呢?但事实上,的确存在白矮星这样星球 。所以有一段时间,科学家们一直没明白白矮星是如何存在的 。
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