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離地球最近的白矮星,體積與地球相近,品質卻如太陽!未來會爆發

2024-08-16科學

太陽作為太陽系中的主宰,占據了整個太陽系物質總量的99.86%,由此它成為了所有其它天體的公轉中心。太陽屬於黃矮星類別,它的壽命在主序星階段預計將持續100億至120億年,在經歷紅巨星階段之後,太陽最終將演變為白矮星。

白矮星具有極高的密度,其每立方厘米的品質可以達到100公斤至10噸,因此盡管體積較小,其品質卻相當可觀。

地球距離最近的白矮星是天狼星B,它是天狼星系統中的次星,與主星天狼星A一起,僅距離地球8.6光年。

天狼星B的尺寸與地球相仿,但其品質卻高達地球的33萬倍,相當於1.02倍的太陽品質,使其成為已知品質最大的白矮星之一。換句話說,天狼星B的體積雖與地球相當,其品質卻接近太陽。

大約2.5億年前,天狼星B形成了白矮星,其原始星體的品質大約是太陽的五倍,約是當前天狼星A的2.5倍,說明它曾是一個比現今天狼星A還要巨大的恒星,當時它是天狼星系統的「老大」。

由於其較大的品質,天狼星B的主序星生命期較短,經過紅巨星階段後,於2.5億年前轉變成了白矮星,並在此過程中損失了相當於四個太陽的品質,從而成為天狼星系統中較輕的天體,從「老大」轉變為了「小弟」。目前天狼星B的表面溫度大約為25000℃,是太陽表面溫度的四倍以上。

天狼星系統的雙星周期約為50年,它們之間的距離在12億到47億公裏之間變化,這相當於太陽系中土星與海王星與太陽的距離。由於兩者相距較近,在天狼星B的紅巨星階段,它釋放的大量瓦斯可能被天狼星A捕獲,這有助於增加後者的品質。

因此,天狼星A能成為地球夜空中最亮的星星,其伴星天狼星B在此過程中也發揮了作用。

天狼星B的主要成分是碳和氧,這些元素在其紅巨星階段由氦及以上元素的核融合反應產生。但天狼星B的表面大部份仍然是氫元素,其外層大氣幾乎全是純氫,這是由於其強大的重力將部份噴發的氫氣重新吸回。它還能吸取自身噴出的星風(主要是氫離子),強大的重力可將捕獲的氫元素壓縮成金屬氫和液態氫,使得其上層大氣以氫氣為主,在天狼星B的大氣光譜中,除了氫元素外幾乎看不到其他元素。

白矮星的品質限制在太陽品質的0.5倍至1.44倍之間,一旦其品質超過1.44倍太陽品質,就會引發Ia型超新星爆發,這種爆發並不會形成中子星,而是會以巨大霹靂結束其生命。

Ia型超新星爆發能夠產生極為強烈的光芒,由於其能量釋放較為恒定,使這類超新星被視為宇宙中的「標準燭光」,幫助天文學家測定星際距離。

由於天狼星B與天狼星A相距甚近,一旦天狼星A進入紅巨星階段,其釋放的氫氣等物質有部份會被天狼星B吸收。

當天狼星B的品質達到太陽品質的1.44倍時,它將觸發Ia型超新星爆發,由於距離地球僅8.6光年,其發出的光線和射線將在8.6年後到達地球,屆時從地球觀察天狼星的方向將極為明亮,亮度將遠超滿月,仿佛天空多了一個太陽。

這種情況對地球生物而言極為不利,因為它會導致地表和大氣溫度升高,迅速改變地球的氣候環境。

而如果它的Gamma射線爆發方向指向地球,那麽地球表面將受到Gamma射線爆的直接沖擊,對地球生命構成瞬間致命威脅。

因此,盡管天狼星B目前看似平靜,但它實際上是一顆潛在的危險星體,幸運的是,其品質距離達到爆發閾值還有很大的差距,而且天狼星A作為主序星還將持續約10億年,所以天狼星B可能發生超新星爆發的時間還遙遠,目前我們無需過於擔心。