哈勃发现了天文学家的惊喜:白矮星仍然可以经历稳定的热核活动

哈勃望远镜看到的M13和M3

为了研究白矮星演化的物理基础,天文学家比较了两个大质量恒星集合中正在冷却的白矮星:球状星团M3和M13。这两个星团有许多共同的物理属性,比如年龄和金属丰度,但最终会形成白矮星的恒星数量是不同的。这使得M3和M13一起成为一个完美的自然实验室,在这里可以测试不同种类的白矮星是如何冷却的。资料来源:ESA/Hubble & NASA, G. Piotto等人。

垂死的恒星能保持年轻的秘密吗?新证据来自">美国国家航空航天局/ ESA哈勃太空望远镜这表明白矮星可能在生命的最后阶段继续燃烧氢,使它们看起来比实际更年轻。这一发现可能会对天文学家测量星团年龄的方式产生影响。

白矮星是惰性的、缓慢冷却的恒星的普遍观点,受到了美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜的观测的挑战。一个国际天文学家小组首次发现了白矮星可以通过燃烧其表面的氢来减缓其衰老速度的证据。

博洛尼亚大学(Università di Bologna)和意大利国家天体物理研究所(Italian National Institute for Astrophysics)的陈建兴(Jianxing Chen)领导了这项研究,他解释说:“我们已经发现了第一个观测证据,表明白矮星仍然可以进行稳定的热核活动。”“这很令人惊讶,因为这与人们普遍认为的不一致。”

白矮星是缓慢冷却的恒星,它们在生命的最后阶段摆脱了外层。它们是宇宙中常见的物体;宇宙中大约98%的恒星最终都会变成白矮星,包括我们的太阳。[1]研究这些冷却阶段不仅可以帮助天文学家了解白矮星,还可以帮助他们了解它们的早期阶段。

来研究物理基础白矮星天文学家比较了两个大质量恒星集合中正在冷却的白矮星:球状星团M3和M13。[2]这两个星系团有许多共同的物理性质,如年龄和金属丰度[3]但是最终会产生白矮星的恒星数量是不同的。特别是,处于进化阶段的恒星(被称为水平分支)的整体颜色在M13中更蓝,表明有更热的恒星。这使得M3和M13一起成为一个完美的自然实验室,在这里可以测试不同种类的白矮星是如何冷却的。

M13的广角视图

这张照片显示了M13的广角视野。来源:ESA/哈勃,数字化巡天2号。感谢:D. De Martin

“我们的哈勃观测质量上乘,为我们提供了两个球状星团的恒星种群的完整视图,”陈继续说。“这让我们真正对比了恒星在M3和M13中的演化。”

利用哈勃的3号广域相机,研究小组观察了近紫外波长的M3和M13,使他们能够比较两个星团中的700多颗白矮星。他们发现M3中含有标准的白矮星,这些白矮星只是在冷却恒星核心。另一方面,M13包含两种白矮星:一种是标准白矮星,另一种是设法保留了氢外层的白矮星,使它们燃烧的时间更长,因此冷却的速度更慢。

将他们的结果与M13中恒星演化的计算机模拟结果进行比较,研究人员能够表明,M13中大约70%的白矮星表面燃烧着氢,减缓了它们的冷却速度。

M3的广域视图

这张图片显示了M3的广角视图。来源:ESA/哈勃,数字化巡天2号。感谢:D. De Martin

这一发现可能会对天文学家测量恒星年龄的方式产生影响银河系.白矮星的演化以前被模拟成一个可预测的冷却过程。年龄和温度之间相对直接的关系使得天文学家使用白矮星冷却速率作为一个自然时钟来确定星团的年龄,特别是球状和开放星团。然而,燃烧氢气的白矮星可能会导致这些年龄估计的误差高达10亿年。

“我们的发现挑战了白矮星的定义,因为我们考虑了恒星衰老方式的新视角,”博洛尼亚大学(Università di Bologna)和意大利国家天体物理研究所的弗朗西斯科·费拉罗(Francesco Ferraro)补充说,他协调了这项研究。“我们现在正在研究其他类似于M13的星团,以进一步限制驱动恒星维持薄的氢包膜的条件,使它们能够缓慢衰老。”

笔记

  1. 太阳大约有100亿年的生命周期,它只有46亿年。一旦它的核心耗尽了氢,太阳就会膨胀成一颗红巨星,吞没内部的行星并灼烧地球表面。然后,它将剥离其外层,而暴露在外的太阳核心将成为一颗缓慢冷却的白矮星。这种恒星余烬密度极高,将太阳质量的很大一部分打包成一个大致与地球大小相同的球体。
  2. M3包含大约50万颗恒星,位于金星星座。M13——偶尔被称为大力神大球状星团——包含的恒星略少,只有几十万颗。白矮星经常被用来估计球状星团的年龄,因此哈勃花费了大量的时间来探索古老而人口稠密的球状星团中的白矮星。2006年,哈勃首次直接观测到球状星团中的白矮星。
  3. 天文学家用“金属丰度”这个词来描述由氢和氦以外的元素组成的恒星的比例。宇宙中绝大多数物质要么是氢,要么是氦——以太阳为例,其质量的74.9%是氢,23.8%是氦,剩下的1.3%是其他所有元素的混合物,天文学家称之为“金属”。

更多的信息

哈勃太空望远镜是欧空局和美国宇航局之间的国际合作项目。

本次研究的国际天文学家团队由陈建兴(博洛尼亚Alma Studiorum Università di Bologna and Astrophysics and Space Science Observatory Bologna)、Francesco R. Ferraro(博洛尼亚Alma Studiorum Università di Bologna and Astrophysics and Space Science Observatory Bologna)、Mario Cadelano(博洛尼亚天体物理和空间科学天文台),Maurizio Salaris(利物浦约翰摩尔斯大学),Barbara Lanzoni(博洛尼亚Alma Studiorum Università di博洛尼亚天体物理和空间科学天文台),Cristina Pallanca(博洛尼亚大学Università迪博洛尼亚天体物理学和空间科学天文台),Leandro G. Althaus(拉普拉塔国立大学和拉普拉塔科学技术中心),Emanuele Dalessandro(博洛尼亚天体物理学和空间科学天文台)。

4评论关于“哈勃发现令天文学家惊讶:白矮星仍有稳定的热核活动”

  1. 有趣和信息丰富的文章。但是没有提到来源链接。请在你的帖子中提到他们。

  2. “一旦它的核心耗尽了氢,太阳就会膨胀成一颗红巨星,吞没内部的行星,灼烧地球表面。”

    好吧,我想(再次)指出,这可能取决于地球的位置,这可能很容易是谁在那个时候控制太阳系的问题&我们的星球对他们有什么价值。

  3. BibhutibhusanPatel|2021年9月7日上午9:25|回复

    一个很好的例子是,当有hyďrogen的信封存在时,白矮星可以获得ĺong ĺife ìn certain coñditions。更多关于恒星和太阳的信息
    欢迎。

  4. BibhutibhusanPatel|2021年9月7日上午9:35|回复

    新的研究发现应该旨在寻找有利的ĺife跨度可以包括我们的太阳。

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