恒星质量流失是指在大质量恒星上观察到的一种现象,这种现象会导致恒星损失大部分质量,或者在
双星系统中,一颗恒星的质量逐渐转移到其
伴星或星际空间中。
对于处于封闭轨道中的双星系统,由于潮汐力的影响,靠近质量中心的恒星会产生足够的拉力,将气体从另一颗恒星拉至其伴星。这种情况在伴星为白矮星、
中子星或黑洞的情况下尤为明显。
某些类型的
恒星,尤其是那些质量庞大且膨胀程度高的沃尔夫-雷亚特星,由于外围上层气体的约束力较弱,因此容易在外层物质遭受类似
太阳耀斑和日冕物质抛射等强烈事件时,将其抛入太空中。
已经演化的
红巨星在质量流失方面尤其引人注目。正如前面提到的,重力对其上层气体的吸引力相对较弱,因此它们很容易因为诸如核心的
氦闪等剧烈活动而将气体送入太空中。在红巨星生命周期的晚期,会出现显著的质量流失,恒星失去的外层会形成
行星状
星云。
天文学家的观测表明,大型
恒星在其生命末期以极快的速度流失质量。通过对特大恒星
参宿四的观测,科学家们得以深入了解恒星如何流失质量的过程。智利欧洲南方天文台
甚大望远镜的观测数据揭示了参宿四喷射出大量羽状气体,这颗位于
猎户座中央的巨大恒星的质量约为
太阳的20倍。然而,在其生命末期,每隔10,000年至100,000年,它就会损失相当于太阳质量的大块质量。尽管这种质量流失速度可能看起来不像紧急减肥食品那样迅速,但它实际上比太阳的质量流失速度快一百万倍。法国巴黎梅尤登天文台的天体物理学家皮埃尔·克维拉(Pierre Kervella)表示:“每个
恒星在生命末期都会经历这样一个阶段,我们知道恒星的质量会逐渐流失,但我们不知道这些质量是如何从恒星喷射出去的。”
天文学家观测到
参宿四喷射的羽状物质似乎不是均匀地流向各个方向,而是可能是由于
恒星自转时释放出来的。当恒星自转时,可能会驱动质量流向两极区域,从而释放出大量的颗粒喷雾。另一种可能是通过气体对流导致羽状物质流失,这一过程类似于烧水壶加热时释放的水蒸气。科学家认为对流可以将气体传递到恒星表面,当气体到达表面时,对流的动力可能导致气体排出。现有数据支持这两种理论的可能性,也可能两者同时起作用。克维拉指出:“
恒星的极轴与羽状物质的方向一致,但气体对流似乎更具可能性,因为许多观测都显示出恒星表面上有气体运动。”按照这一比例,
参宿四正以超常的速度流失其剩余质量,预计在未来一万年内将以
超新星的形式结束其生命旅程。克维拉在接受美国太空网采访时说:“也许这颗恒星会在几千年后爆炸,也有可能就在明年爆炸。我们对此并不确定,因为它可能已经度过了其寿命的90%-95%。”据了解,参宿四已经通过
核聚变消耗了其存储的氢燃料,并且已经开始在
红巨星阶段燃烧氦和其他重元素。这些反应产生的热量更多,而非燃烧氢时所产生的,因此参宿四的体积膨胀得更大。在质量流失过程中,
参宿四的体积不断膨胀,密度也随之降低,目前这颗
恒星的密度仅为
地球大气密度的十亿分之一。参宿四令人难以置信的低密度状态有助于解释其质量流失的原因。在参宿四的表面,气体受到重力的作用,但由于重力很弱,很容易导致参宿四的质量流失。克维拉及其同事的研究报告已发表在《天文学和天体物理学杂志》上。