研究发现一些白矮星会因为引力能量的释放而停止冷却

摘要:

最近的研究结果表明,一些白矮星会因为引力能量的释放而停止冷却,这推翻了人们认为这些恒星只是冷却残余物的看法,并提出了重大的天文学和教育修正建议。

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翻开任何一本天文学教科书,在有关白矮星的章节中,你很可能会了解到它们是随着时间推移不断冷却的"死星"。维多利亚大学(UVic)及其合作伙伴利用欧洲航天局盖亚卫星(Gaia satellite)提供的数据,揭示了白矮星群体在80多亿年里停止冷却的原因。

维多利亚大学联合首席研究员、加拿大理论天体物理研究所国家研究员西蒙-布劳因(Simon Blouin)说:"我们发现,所有白矮星都是死星的经典描述并不完整。这些白矮星要想停止冷却,就必须有办法产生额外的能量。我们不确定这是如何发生的,但现在我们对这一现象有了解释"。

了解白矮星的年龄和其他方面有助于科学家重建银河系的形成过程。布劳因与华威大学的安托万-贝达尔(Antoine Bédard)和高等研究所的研究员程思豪合作,利用2019年的盖亚数据得出了这一发现。

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欧洲航天局盖亚太空观测站拍摄的银河全貌。图片来源:ESA/Gaia/DPAC;CC BY-SA 3.0 IGO。致谢: A. Moitinho.

在白矮星中发现新的能量

银河系中超过 97% 的恒星最终会变成白矮星。长期以来,科学家们一直认为这些恒星已经走到了生命的尽头。在耗尽核能之后,它们会停止产生热量并冷却下来,直到内部的高密度等离子体冻结成固体状态,恒星也就从里到外凝固了。这个冷却过程可能需要数十亿年。

根据这篇新论文,在一些白矮星中,内部的致密等离子体并不是简单地从内向外凝固。相反,冻结后形成的固态晶体密度比液体小,因此想要漂浮起来。当晶体向上漂浮时,它们会将较重的液体向下置换。较重的物质向恒星中心的迁移释放出引力能量,这种能量足以中断恒星的冷却过程数十亿年。

华威大学研究员贝达尔说:"这是在任何类型的恒星中首次观测到这种传输机制,这令人兴奋,因为我们并不是每天都能发现全新的天体物理现象。"

为什么这种现象会发生在某些恒星上,而不是其他恒星上,这一点还不确定,但布鲁因认为这很可能是恒星的成分造成的。

"有些白矮星是由两颗不同的恒星合并而成的。当这些恒星碰撞形成白矮星时,会改变恒星的成分,从而形成浮游晶体,"布劳因说。

白矮星通常被用作年龄指标:白矮星的温度越低,它的年龄就越大。然而,由于在一些白矮星中发现了额外的冷却延迟,一些特定温度的恒星可能比以前认为的要老几十亿年。

布劳因补充说:"这一新发现不仅要求修订天文学教科书,还要求天文学家重新审视他们用来确定恒星群年龄的过程。"

编译自:ScitechDaily

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