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恆星質量流失

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恆星質量流失是在一些大質量恆星上觀測到的現象,在此一事件的發生機制會造成恆星大部分的質量被拋射出去;或是在聯星系統中的一顆恆星質量逐漸流失至它的伴星或是星際空間中。

1 恆星質量流失 -原因

有多項因素可以造成巨星的質量大量流失,下面列出其中的一些:

聯星伴星的重力吸引, 
日冕物質拋射 - 典型的事件, 
提升到紅巨星或紅超巨星的狀態。 

2 恆星質量流失 -重力的質量流失


對在封閉軌道中的聯星,往往會因為潮汐力的作用使靠近質量中心的恆星,產生足夠的的拉力將氣體從另一顆恆星拉至它的伴星。這種效果在夥伴是白矮星、中子星或黑洞時會特別顯著。 

3 恆星質量流失 -質量拋射

某些類別的恆星,特別是質量巨大但膨脹的很大,對外圍上層氣體拘束力微弱的沃夫-瑞葉星。通常,像是太陽閃焰和日冕物質拋射的事件都有足夠強大的能量將一些外層的物質拋到太空中。

4 恆星質量流失 -紅巨星質量流失


已經進入紅巨星階段的恆星在質量流失的速率上是惡名昭彰的。如上所述,重力對上層氣體的引力是微弱的,它們很容易因為劇烈的活動事件,像是開始於核心的氦閃,都會讓氣體進入太空中。在紅巨星生命的最後階段中,會帶來驚人的質量流失,恆星失去的外層會形成行星狀星雲。


 

5 恆星質量流失 -實例

天文學家觀測顯示,較大的恆星在生命末期時將以瘋狂的速度流失質量。他們對特大恆星參宿四的觀測結果能夠幫助科學家最終理解恆星流失質量是如何實現的。

恆星質量流失參宿四恆星

智利歐洲南方天文台甚大望遠鏡的觀測數據顯示參宿四噴射出大量的羽狀氣體,參宿四位於獵戶星座的中部。這個巨大恆星的質量是太陽質量的20倍,但是在生命末期每隔10000-100000年,它就會流失相當於太陽重量大小的質量。

這種減肥比率聽起來並不像減肥的應急食物,但是該恆星流失質量的速度是太陽的100萬倍。法國巴黎梅尤登天文台天體物理學家皮埃爾-克維拉(Pierre Kervella)說:「通常每顆恆星在生命末期會經歷這樣的階段,我們知道恆星的質量會逐漸流失,但是我們並不知道這些質量是如何從恆星噴射出去。」

恆星質量流失最新研究稱,參宿四恆星在生命歷程末期,將瘋狂地流失質量。

天文學家觀測到參宿四恆星噴射羽狀物質暗示該恆星並不是在任何方向均勻地流失質量,或許這種羽狀物質是由於恆星旋轉時釋放出來的。當恆星旋轉時可能會驅使質量朝向恆星兩極地區,期間流失大量的微粒噴霧。

或許是通過氣體對流導致羽狀物質流失,這一過程類似於燒水壺加熱時的水蒸汽釋放。科學家認為對流可傳送氣體朝向恆星表面,當氣體抵達恆星表面時,對流的動量可導致氣體排放出來。目前具有相同的數據能夠支持以上兩種理論的可能性,或許是這兩種理論同時發生作用。

克維拉說:「恆星的極地軸和羽狀物質方向是一致的,但是氣體對流看上去更具有可能性,這是由於許多觀測顯示該恆星表面存在著氣體運動。」依據這一比率,參宿四正在超速流失其剩餘質量,在未來10000年裡將以一顆超新星的形式爆炸終結生命歷程。

克維拉在接受美國太空網記者採訪時稱,或許這顆恆星將在幾千年之後爆炸,也或許它就在明年爆炸。我們對此並不是非常清楚,很可能它已度過生命歷程的90-95%。據悉,參宿四通過核聚變反應已燃燒了其儲存的氫燃料,並且在紅巨星階段開始移動燃燒氦和重元素。這些反應傾向於生成更多的熱量,而不是在燃燒氫時形成的,它要比其年輕時膨脹更大的體積。

在參宿四質量流失的過程中,其體積處於膨脹狀態,密度也變得非常低,目前這顆恆星的密度僅是地球空氣密度的10億分之一。參宿四難以置信的低密度狀態有助於解釋該恆星的質量流失,在參宿四表面的氣體受到該恆星重力的作用,但是該重力十分虛弱,很容易導致參宿四的質量流失。

目前,克維拉和同事將這項最新研究報告發表在《天文學和天體物理學雜誌》上。


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