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洛希極限難道錯了?天文學家在太陽系邊緣,發現了不該存在的星環

2024-07-27科學

導語

2019年4月3日,國際知名學術期刊【天文學與天體物理學報】發表了一篇關於太陽系邊緣有一顆超級龐大的巨星所在,周圍形成了金黃色星環的論文,論文的作者是北京師範大學星系與宇宙學研究所的張弛教授團隊。

這顆超級巨星已經十分龐大到可以說是比之前對於恒星極限預期的一百倍還要大,能在太陽系的邊緣形成金黃色星環原因何在,而對於星環又有什麽樣有意義?

這顆巨大的巨星又是如何形成,它的未來又會是如何?

怎麽會有這麽大的星環。

從小行星到行星再到恒星,科學家經過幾個世紀的努力,對於宇宙中物質的形成和運動過程有了一個比較完善的體系,其中對於太陽的認知程度最高,他是太陽系中最大的恒星,也是我們太陽系中心的存在。

然而在遠離太陽的地方,他的光芒並不那麽明亮。

也正是因為如此,科學家才能夠透過光學等方式發現其他的天體存在,然後對於太陽系的邊緣有一顆非常巨大的恒星的存在。

這顆恒星的龐大程度是什麽樣呢?

科學家透過對太陽周圍其他恒星和星球存在的重力和光學訊號進行分析從而得出這顆恒星的品質,然而這個品質卻引起了許多科學家的狂熱的爭辯。

在此之前,科學家透過計算發現即使在太陽系邊緣有別的恒星存在,但是也絕對不會有比太陽品質還大的恒星,然而這個最大品質的極限是怎麽計算出來的?

天文學中有一個叫做「霍爾塔藍墊極限」的概念,他是怎麽計算出來的呢?

在1854年,美國的一名天文學家霍爾塔首先提出了這個極限的概念。

他認為如果恒星的品質超過了這個極限,那麽新生的恒星就不能夠形成,已有的恒星又會在他們自身的重力作用下變的非常小,甚至崩潰成中子星。

然而如果恒星的品質太小,那麽他就鞠不定一個原子核的位置,從而無法發生核融合,就不成為一顆恒星。

而這個極限又是如何得出來的?

在當時,天文學家總是會用牛頓的萬有重力來計算天體的執行原理,然然而我們都知道,理論上是非常美好的,但是在現實生活中總會存在各種各樣的不確定性的因素,這樣就會導致計算出的數位和現實距離太遠,所以天文學家總會計算出來一些平均值。

而這個「霍爾塔藍墊極限」就是根據這些平均數計算得出來的。

他的計算是以牛頓萬有重力模型為基礎的,假設在太陽系邊緣有兩顆品質相同的恒星,在這兩顆恒星之間還有一個品質是小行星的物質,那麽如果這時候兩顆恒星的重力作用大於他們之間的萬有重力的大小,那麽從中間穿過的小行星的物質就會被其中的一顆恒星引起來,從而逐漸消失,這樣就會導致新生的恒星不能夠形成。

所以如果兩個恒星的距離很近的話,那麽他們在太陽系邊緣的品質就不能夠超過500倍太陽品質。

當這個極限被提出,那個年代計算出來的太陽的品質也只是80倍太陽品質,這個數位和鬼使神差的就和我們當下所知的一顆恒星品質一樣,從此之後,這個極限的計算方法也就開始被質疑。

何為星環。

直到20世紀初,科學家開始接觸攝動力學,這套新的計算方法讓科學家和以前解題的方式發生巨大的變化。

然而和此之前天文學家創造出來的極限計算方法還是不太一樣的,他是一種非常較為復雜的計算。

直到20世紀60年代,美國一家大學的學者布隆利和奧珀漢默對此進行了進一步的研究,他們發現透過攝動力學的計算,形成的這個極限和超新星形成的計算非常相似。

還發現這個計算出來的極限比當初的計算方法計算出來的極限要高一個數量級,非常接近今天所知道的極限。

也正是由於這個計算方法下得出來的極限更加接近所觀察到的現象,所以這兩位學者的觀點引起了許多天文學家的關註,他們也開始對此進行深入的研究,這一研究一直持續到今天。

最終科學家透過這個計算方法,所得出來的極限是60倍太陽品質,這個極限比以前的計算方法所得出來的只有不到一半,所以可以確定這個計算方法更加接近真實的計算結果。

那在太陽系的邊緣,這麽大的一顆恒星是怎麽形成的呢?

這個時候地球到這顆恒星有多遠呢?

按照科學家的計算,擁有這麽大品質的恒星肯定不會和我們太陽系中的八大行星相遇,但是他的光芒也會在太陽的光芒下顯得非常黯淡,所以肉眼是不能夠看到的,只有透過天文望遠鏡才能夠觀察到。

而形成這一環環繞的小行星,從他們的角度來看,這顆漫無目的的恒星一定十分龐大。

由於小行星獵手只能夠觀察到這顆恒星的光芒,並從中計算出他的光差,不能夠直接在這個光差上得出他的品質,所以現在這個計算出來的品質也只是一個猜測。

那為什麽這樣一層金黃色的星環會形成呢?

小行星是太陽系中存在的一種天體,他們形成於太陽系形成的時期。

許多形態天文學上的研究都發現,恒星的活動性對於他周圍行星的形成和存在有著很大的影響。

當一個行星被恒星的光和熱氣作用,他就會逐漸被破壞,當他被破壞到一定程度的時候,他的碎片再被太陽的重力吸引過來,從而形成和太陽一樣對太陽的形狀。

當這些碎片聚集到一塊的時候,他就會和恒星一樣圍繞著太陽運動,這樣一圈一圈的碎片就會形成星環。

有何意義?

那這樣一條星環又有什麽樣的意義呢?

天文學家發現星環可以反映出太陽系的形成年代和恒星的資訊。

這一個星環中的物質可以透過不同的波長,來反映出其中物質的成分,並且還可以呈現出其中的各種不同的物質之間的交互作用,從中可以反映出太陽系的形成年代和恒星的資訊。

這顆巨大的恒星也不例外,他的星環中的物質是由小行星聚集而成的。

他們穿越這個星環的時候,可以透過觀察出這些小行星形成的年代和他們的成分,並利用這些資訊,計算出這顆巨大的恒星的形成年代和他的資訊。

還有的時候,星環的物質還會圍繞著恒星運動,從側面來觀測這一星環,天文學家也可以推算出這顆恒星周圍的其他天體存在的規律和資訊等。

結語

科學家對於這個極限的研究還在進行中,也許會有更適合觀測日常的實驗方案被發明出來。

然而在今後,人類將會在極限的東西前更加深入的觀察和研究。