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海山二戏法:三颗恒星变两颗,还有一颗去哪了?

作者:齐齐哈尔诗词网
日期:2020-04-02 01:51:56
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海山二戏法:三颗恒星变两颗,还有一颗去哪了?

海山二,是有史以来人们发现的质量最大的恒星之一,也是夜空中最亮的星之一。NASA

海山二戏法:三颗恒星变两颗,还有一颗去哪了?

船底座大星云。图中最亮的星就是海山二。ESO

谜一样的海山二(船底座η),是一对距地球7500光年的双星,十分明亮,其亮度可达太阳的500万倍,是银河系中最亮的恒星之一。170年前,大约在1837至1858年之间,这颗恒星曾经突然变成过超新星,成为当时天空中的第二亮星。这是一个非常奇怪的现象,因为海山二今天依然存在。剧烈的超新星爆发,并没有摧毁它。天文学家一直迷惑不解。

最近,一些来自美国多个大学和研究所的天文学家,在《英国皇家天文学会月刊》上同时刊发了两篇论文,认为他们可能找到了海山二一度成为超新星的原因。结论非常有意思。

一篇论文阐述了天文学家是如何对爆发产生的“回光”现象进行研究的。“回光”是不同部位星际尘埃反射的光,因尘埃和光源距离的不同,而被地球上的我们依次看到的一种特殊现象。经观测,天文学家发现海山二的抛出物,在以极高的速度向外扩散。海山二的物质扩散速度高达每小时3200万公里。

而在另一篇论文中,天文学家对回光的光度变化进行了分析。结果显示,海山二的光度在1845年前就已到达了峰值,并在1858年前一直处于平台期,随后在十年内逐渐下降。

天文学家发现,海山二物质的扩散速度,以及其回光的光度变化,与大质量恒星临终前缓慢物质抛洒过程产生的特征不一致,而和超新星爆发冲击波产生的特征相符。

基于数据,天文学家提出了一个假说,认为海山二170年前那次爆发的始作俑者,是三颗恒星。爆发使其中一颗恒星彻底消失,而另外两颗幸存至今。爆发将至少10倍于太阳质量的物质抛入了太空,并形成了一个巨型双极星云,也就是我们今天所见的“侏儒星云”。

根据假说,海山二原本是一个三合星系统,由一颗恒星在较远处围绕一对双星组成。双星中质量较大的恒星在临近生命的终点时开始膨胀,将物质输送了给质量较小的伴星,导致伴星在积累了足够多的质量后将外壳抛出,但又不足以使之彻底湮灭。

伴星质量累积到了太阳的大约100倍,变得极为明亮。而原本较大的那颗恒星质量下降到了太阳的30倍,失去了所有氢层,只留下一个主要成份为氦的裸核。

质量的转移,导致三合星系统的引力平衡被打破,氦核星逐渐远离现在质量已经变得很大的伴星,并向外迁徙到了足以和第三颗恒星发生影响的轨道上。第三颗恒星受引力扰动后向内飞向大质量伴星,与其合并,并抛射出大量物质。

合并刚刚开始时,外流物质的扩散速度较为缓慢,但当两颗恒星最终合二为一后,物质的扩散速度可达原先的百倍以上。一颗超新星爆发了。较后产生的物质由于扩散速度快,很快就会追赶上较先产生的物质,并一边将其往外推动,一边使其受热发光。这些发光物质,就是170年前天文学家看到的主要光源。

较小的氦核星最终稳定在了一条椭圆轨道上,每5.5年围绕大质量伴星的外壳运行一次,并持续产生着X射线冲击波。

海山二戏法:三颗恒星变两颗,还有一颗去哪了?

170年前天文学家看到的海山二爆发可能是这个原因。哈勃

这个假说虽不能解释人们在海山二身上观察到的所有现象,但它成功地说明了,为何海山二会在变得极亮之后依然幸存至今。

参阅:

https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/480/2/1457/5065041?redirectedFrom=fulltext

https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/480/2/1466/5065048?redirectedFrom=fulltext

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