如何提前使恆星轉變為紅巨星乃至於白矮星?

時間 2021-06-02 13:28:44

1樓:暢遊狄拉克海

好問題,提問者讓我想到了乙個困擾天文界很久的問題:質量較小的氦白矮星是怎麼來的?

根據恆星演化,我們知道越大的恆星燃燒的越劇烈死亡越快且最終死亡過程都較為劇烈(超新星)。只有較小的恆星(, 指太陽質量)才能在演化的後期通過不那麼劇烈的死亡過程形成一顆白矮星。而且通過演化規律我們知道,白矮星質量大小正比於恆星初始質量大小,也就是說質量稍大的恆星會產生質量稍大的白矮星,質量稍小的恆星會產生質量稍小的白矮星。

白矮星的元素組成也是和其質量相關,越重的白矮星富含的元素越「重」(例如: 的白矮星是氦白矮星, 的白矮星是碳氧白矮星, 的的白矮星是氧氖鎂白矮星)。

比如:太陽現在已經出生46.7億年了,他現在恰巧處於主序期的中點,也就是說太陽主序壽命是100億年左右,加之主序後的巨星階段,太陽從出生演化到白矮星需要大概120億年。

大概60多億年後,太陽就會變成 的碳氧白矮星。

目前,我們已經在宇宙中發現了好多小於的白矮星,甚至是一些非常小的氦白矮星(典型質量 )。那麼顯然小於的白矮星是比太陽質量要小的恆星形成的。太陽壽命(零齡主序至白矮星)都120億年了,小於太陽質量的恆星壽命動輒就是兩三百億年甚至千億年萬億年。

那麼問題來了,宇宙年齡才138億年啊!即便假設這種超小恆星誕生於宇宙早期,那麼憑它們幾百億年的壽命到現在也活的好好的,然而我們恰恰就是觀測到了它們死亡後的產物氦白矮星了。那麼這些小型恆星是怎麼早夭的?

現在比較主流的看法是這些氦白矮星誕生於伴隨著物質轉移的雙星系統中。也就是說這顆小恆星的外層物質被它的伴星給「奪走了」。

這裡我們就要提出乙個概念叫做洛希瓣,是指包圍在天體周圍的臨界等位面,在這個臨界面範圍內的物質會受到該天體的引力約束而在軌道上環繞著。如果恆星膨脹至洛希瓣的範圍之外,這些物質將會擺脫掉恆星引力的束縛。如果這顆恆星是相接雙星系統,則這些物質會經由內拉格朗日L1點落入伴星的範圍內。

等位面的臨界引力邊界形狀類似淚滴形,淚滴形的尖端指向伴星(尖端位於系統的L1拉格朗日點)。

洛希瓣示意圖

洛希瓣上的拉格朗日點

也就是說,可以根據雙星系統的主星伴星是否充滿洛希瓣把雙星系統分為分離雙星、半相接雙星、和相接雙星。

三類雙星系統示意圖

當非分離雙星中一顆恆星"超越了洛希瓣"——即它的表面擴充套件至洛希瓣之外時,超越過洛希瓣的物質會經由L1拉格朗日點掉落至伴星的落希瓣之內,這種質量傳輸被稱為洛希瓣溢流 (洛希瓣超流)。

雙星物質轉移想象圖

實際上這個過程對於任意大小的恆星都是成立的,也就是說想要把一顆恆星提前演化至白矮星,你只需要放置乙個質量大小合適「小夥伴」去「扒」它衣服就行了。

2樓:壘壁陣四

恆星的形態變化本質是內部核反應情況的變化,即引力與熱膨脹的平衡。而恆星的能量來自核心的碳迴圈反應。

影響核聚變因素本質上只有乙個,輕元素原子核之間離得夠近,我們知道要對抗的是電磁力,這是最本質的乙個因素。

為了對抗這種斥力,恆星的辦法是撞擊,怎樣提高撞擊概率呢,這裡又引出兩個因素:溫度與密度。我們知道溫度越高分子動能越大,原子核又很小,我們就需要單位範圍內原子核數量足夠多。

這兩個因素是有矛盾的,溫度越高,分子活動越活躍,從巨集觀上講就會膨脹,密度下降,這裡引出第四個因素:引力與質量。

3樓:劉式發電機

恆星怎麼演化,本身質量是首要決定因素。已知最小恆星,質量比木星大幾十倍,想要增減它一億分之一的質量,人類現有石油,煤炭加上全部核武的能量,也不夠用。在可見的未來,人類沒有干預恆星演化的實力。

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