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挑戰宇宙:白矮星挑戰舊理論

2024-03-25科學

最近的研究結果顯示,一些 白矮 星由於重力能量的釋放而停止了冷卻,推翻了這些恒星只是冷卻殘余物的信念,並提出了重大的天文學和教育修訂。

開啟任何一本天文學教科書,看看白矮星的部份,你可能會發現它們是「死星」,隨著時間的推移會不斷冷卻。 發表在 【自然】雜誌上 的新研究正在挑戰這一理論,維多利亞大學(UVic)及其合作夥伴使用 歐洲航天局 蓋亞 衛星的數據來揭示為什麽白矮星族群停止冷卻超過80億年。

「我們發現所有白矮星都是死星的經典圖片是不完整的,」UVic的聯合首席研究員和加拿大理論天體物理研究所國家研究員Simon Blouin說。 「為了讓這些白矮星停止冷卻,它們必須有某種方式產生額外的能量。 我們不確定這是怎麽發生的,但現在我們對這種現象有了解釋。

了解白矮星的年齡和其他方面有助於科學家重建 銀河 系的形成。 利用2019年的 蓋亞 數據,Blouin與 華威大學的 Antoine Bédard和高級研究所研究員Sihao Cheng合作進行了這一發現。

在白矮星中發現新能量

銀河系中超過97%的恒星最終會變成白矮星。 長期以來,科學家們一直認為這些恒星已經走到了生命的盡頭。 在耗盡核能後,它們停止產生熱量並冷卻,直到它們內部致密 的電漿 凍結成固態,恒星從內到外凝固。 這種冷卻過程可能需要數十億年。

根據這篇新論文,在一些白矮星中,內部致密的電漿不會簡單地從內到外凍結。 相反,冷凍時形成的固體晶體的密度低於液體,因此需要漂浮。 當晶體向上漂浮時,它們會向下置換較重的液體。 較重的物質向恒星中心輸送會釋放重力能,這種能量足以中斷恒星數十億年的冷卻過程。

「這是第一次在任何型別的恒星中觀察到這種傳輸機制,這令人興奮,因為並不是每天都有我們發現一個全新的天體物理現象,」華威大學研究員Bédard說。

為什麽這種情況發生在一些恒星而不是其他恒星中尚不確定,但Blouin認為這可能是由於恒星的組成。

「一些白矮星是由兩顆不同的恒星合並形成的。 當這些恒星碰撞形成白矮星時,它會改變恒星的組成,從而形成漂浮的晶體,「Blouin說。

研究的意義

白矮星通常被用作年齡指標:白矮星越冷,它被認為越老。 然而,由於在一些白矮星中發現的冷卻延遲,一些給定溫度的恒星可能比以前認為的要古老數十億年。

「這一新發現不僅需要修訂天文學教科書,而且還要求天文學家重新審視他們用來確定恒星族群年齡的過程,」Blouin補充道。