距地球最近的白矮星,僅8.6光年,和地球一樣大,卻和太陽一樣重

2023-11-13     科普大世界

原標題:距地球最近的白矮星,僅8.6光年,和地球一樣大,卻和太陽一樣重

太陽是太陽系中的「統治級天體」,它的質量占到了整個太陽系可見物質總量的99.86%,所以太陽系中除它之外所有的天體都在圍繞著它運行。作為一顆黃矮星級別的恆星,太陽的主序星壽命大約有100億到120億年,在經過了晚年的紅巨星階段之後,太陽將成為一顆白矮星。

白矮星的密度非常大,每立方厘米的質量介乎於100公斤到10噸之間,所以相對於主序星階段的恆星來說,白矮星的體積小但質量大。

距離地球最近的白矮星是天狼星B,它位於天狼星雙星系統中,是天狼星A的伴星,距離地球只有8.6光年。

天狼星B的體積和我們所在的地球差不多大,但是它的質量卻是地球的33萬餘倍,達到了1.02倍太陽質量,也就是說這個白矮星的質量比太陽還略大一點,是已知質量最大的白矮星之一。我們可以這樣理解:天狼星B的體積等同地球,質量卻等同太陽。

天狼星B大約形成於2.5億年前,其前身恆星的質量大約相當於太陽的5倍,是現在天狼星A質量的2.5倍左右,也就是說它曾經是一顆比如今的天狼星A還大不少的恆星,應該說當時是天狼星的「大哥」。

但是由於質量較大,所以主序星過程演進的也快,天狼星B在經過紅巨星階段以後於2.5億年前形成了白矮星,損失了4個太陽的質量,變得比天狼星的質量(太陽的2倍)更小了,也就是說它從天狼星的「大哥」變成了「小弟」,目前它的表面溫度大約為25000℃,是太陽表面溫度的4倍多。

天狼星雙星繞行的周期大約為50年,其距離在12億到47億公里之間變化,就是兩者軌道近點和遠點的距離,大約相當於太陽系中土星和海王星相對於太陽的距離,但它們是兩個恆星級別的天體,其距離是相當近的,所以在天狼星B的紅巨星階段,它噴發出的大量的氣體都能被天狼星A所捕獲,這當然可以增加天狼星A的質量。

所以天狼星A之所以是地球夜空中最亮的恆星,它的伴星天狼星B也是曾經出了一份力的。

天狼星B的主要元素是碳和氧元素,這是它在紅巨星階段的氦及以上元素的核聚變產生的,但天狼星B的表層仍然以氫元素居多,其外層大氣層幾乎為純氫,這是因為它強大的引力將噴發出的部分氫氣給吸了回來,而且它還能吸取天狼星B噴發出的恆星風(主要物質是氫離子),白矮星強大的引力可以將捕獲的氫元素壓成金屬氫和液態氫,上層大氣以氫氣為主,有報道稱在天狼星B的大氣光譜中看不到氫之外的任何其它元素。

白矮星這種天體有它的質量下限和上限,分別是太陽質量的0.5倍到1.44倍,如果質量上限超過太陽的1.44倍,那麼白矮星就會發生Ia型超新星爆發,而且這種爆發並不會進一步形成中子星,而是會在一場巨大的爆炸中灰飛煙滅。

Ia型超新星爆發可以產生極強的亮光,因為它的能量釋放基本是恆定的,這類超新星爆發產生的光亮也大致相同,因此也被稱為「標準燭光」,天文學家可以通過它來判斷星際天體的距離。

天狼星B的質量今後仍然會不斷增加,因為它與天狼星A的距離很近,等到天狼星A進入到紅巨星階段的時候,它還會向外大量噴發氫氣等物質,這些物質中的一部分會被天狼星B捕獲吸取。

當天狼星b達到太陽質量1.44倍的時候,它就會發生Ia型超新星爆發,而由於它與地球的距離只有8.6光年,那麼它發出的可見光和各種射線會在8.6年後到達地球,在地球上看天狼星方向將會非常明亮,它遠遠超過滿月的亮度,甚至如同又增加了一個太陽。

這對地球生物來說可不是什麼好事情,因為這將增加地表和大氣的溫度,快速改變地球的氣候。

而如果它的伽馬射線暴的方向向著地球,那麼地球表面將會受到其伽馬射線暴的衝擊,對地球生物來說,這更是瞬間的致命打擊。

所以天狼星B實際上是一顆十分危險的星球,好在目前它的質量距離爆發還差很多,而天狼星A作為主序星的時間還有10億年,等到大約10億年後天狼星A成為紅巨星,天狼星B才有可能因為大量吸取物質而發生超新星爆發,目前來看還是不用擔心它的。

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