恒星质量流失
恒星质量流失
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。
原因
恒星质量流失的原因多种多样,其中包括:
- 联星伴星的重力吸引
- 日冕物质抛射——这是一种典型的事件
- 星体演化至红巨星红超巨星状态
重力的质量流失
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。
质量抛射
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。
红巨星质量流失
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星云
实例
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。
目录
概述
原因
重力的质量流失
质量抛射
红巨星质量流失
实例
参考资料