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洛希极限难道错了?天文学家在太阳系边缘,发现了不该存在的星环

2024-07-27科学

导语

2019年4月3日,国际知名学术期刊【天文学与天体物理学报】发表了一篇关于太阳系边缘有一颗超级庞大的巨星所在,周围形成了金黄色星环的论文,论文的作者是北京师范大学星系与宇宙学研究所的张弛教授团队。

这颗超级巨星已经十分庞大到可以说是比之前对于恒星极限预期的一百倍还要大,能在太阳系的边缘形成金黄色星环原因何在,而对于星环又有什么样有意义?

这颗巨大的巨星又是如何形成,它的未来又会是如何?

怎么会有这么大的星环。

从小行星到行星再到恒星,科学家经过几个世纪的努力,对于宇宙中物质的形成和运动过程有了一个比较完善的体系,其中对于太阳的认知程度最高,他是太阳系中最大的恒星,也是我们太阳系中心的存在。

然而在远离太阳的地方,他的光芒并不那么明亮。

也正是因为如此,科学家才能够通过光学等方式发现其他的天体存在,然后对于太阳系的边缘有一颗非常巨大的恒星的存在。

这颗恒星的庞大程度是什么样呢?

科学家通过对太阳周围其他恒星和星球存在的重力和光学信号进行分析从而得出这颗恒星的质量,然而这个质量却引起了许多科学家的狂热的争辩。

在此之前,科学家通过计算发现即使在太阳系边缘有别的恒星存在,但是也绝对不会有比太阳质量还大的恒星,然而这个最大质量的极限是怎么计算出来的?

天文学中有一个叫做「霍尔塔蓝垫极限」的概念,他是怎么计算出来的呢?

在1854年,美国的一名天文学家霍尔塔首先提出了这个极限的概念。

他认为如果恒星的质量超过了这个极限,那么新生的恒星就不能够形成,已有的恒星又会在他们自身的重力作用下变的非常小,甚至崩溃成中子星。

然而如果恒星的质量太小,那么他就鞠不定一个原子核的位置,从而无法发生核聚变,就不成为一颗恒星。

而这个极限又是如何得出来的?

在当时,天文学家总是会用牛顿的万有引力来计算天体的运行原理,然然而我们都知道,理论上是非常美好的,但是在现实生活中总会存在各种各样的不确定性的因素,这样就会导致计算出的数字和现实距离太远,所以天文学家总会计算出来一些平均值。

而这个「霍尔塔蓝垫极限」就是根据这些平均数计算得出来的。

他的计算是以牛顿万有引力模型为基础的,假设在太阳系边缘有两颗质量相同的恒星,在这两颗恒星之间还有一个质量是小行星的物质,那么如果这时候两颗恒星的引力作用大于他们之间的万有引力的大小,那么从中间穿过的小行星的物质就会被其中的一颗恒星引起来,从而逐渐消失,这样就会导致新生的恒星不能够形成。

所以如果两个恒星的距离很近的话,那么他们在太阳系边缘的质量就不能够超过500倍太阳质量。

当这个极限被提出,那个年代计算出来的太阳的质量也只是80倍太阳质量,这个数字和鬼使神差的就和我们当下所知的一颗恒星质量一样,从此之后,这个极限的计算方法也就开始被质疑。

何为星环。

直到20世纪初,科学家开始接触摄动力学,这套新的计算方法让科学家和以前解题的方式发生巨大的变化。

然而和此之前天文学家创造出来的极限计算方法还是不太一样的,他是一种非常较为复杂的计算。

直到20世纪60年代,美国一家大学的学者布朗利和奥珀汉默对此进行了进一步的研究,他们发现通过摄动力学的计算,形成的这个极限和超新星形成的计算非常相似。

还发现这个计算出来的极限比当初的计算方法计算出来的极限要高一个数量级,非常接近今天所知道的极限。

也正是由于这个计算方法下得出来的极限更加接近所观察到的现象,所以这两位学者的观点引起了许多天文学家的关注,他们也开始对此进行深入的研究,这一研究一直持续到今天。

最终科学家通过这个计算方法,所得出来的极限是60倍太阳质量,这个极限比以前的计算方法所得出来的只有不到一半,所以可以确定这个计算方法更加接近真实的计算结果。

那在太阳系的边缘,这么大的一颗恒星是怎么形成的呢?

这个时候地球到这颗恒星有多远呢?

按照科学家的计算,拥有这么大质量的恒星肯定不会和我们太阳系中的八大行星相遇,但是他的光芒也会在太阳的光芒下显得非常黯淡,所以肉眼是不能够看到的,只有通过天文望远镜才能够观察到。

而形成这一环环绕的小行星,从他们的角度来看,这颗漫无目的的恒星一定十分庞大。

由于小行星猎手只能够观察到这颗恒星的光芒,并从中计算出他的光差,不能够直接在这个光差上得出他的质量,所以现在这个计算出来的质量也只是一个猜测。

那为什么这样一层金黄色的星环会形成呢?

小行星是太阳系中存在的一种天体,他们形成于太阳系形成的时期。

许多形态天文学上的研究都发现,恒星的活动性对于他周围行星的形成和存在有着很大的影响。

当一个行星被恒星的光和热气作用,他就会逐渐被破坏,当他被破坏到一定程度的时候,他的碎片再被太阳的引力吸引过来,从而形成和太阳一样对太阳的形状。

当这些碎片聚集到一块的时候,他就会和恒星一样围绕着太阳运动,这样一圈一圈的碎片就会形成星环。

有何意义?

那这样一条星环又有什么样的意义呢?

天文学家发现星环可以反映出太阳系的形成年代和恒星的信息。

这一个星环中的物质可以通过不同的波长,来反映出其中物质的成分,并且还可以呈现出其中的各种不同的物质之间的相互作用,从中可以反映出太阳系的形成年代和恒星的信息。

这颗巨大的恒星也不例外,他的星环中的物质是由小行星聚集而成的。

他们穿越这个星环的时候,可以通过观察出这些小行星形成的年代和他们的成分,并利用这些信息,计算出这颗巨大的恒星的形成年代和他的信息。

还有的时候,星环的物质还会围绕着恒星运动,从侧面来观测这一星环,天文学家也可以推算出这颗恒星周围的其他天体存在的规律和信息等。

结语

科学家对于这个极限的研究还在进行中,也许会有更适合观测日常的实验方案被发明出来。

然而在今后,人类将会在极限的东西前更加深入的观察和研究。