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离地球最近的白矮星,体积与地球相近,质量却如太阳!未来会爆发

2024-08-16科学

太阳作为太阳系中的主宰,占据了整个太阳系物质总量的99.86%,由此它成为了所有其它天体的公转中心。太阳属于黄矮星类别,它的寿命在主序星阶段预计将持续100亿至120亿年,在经历红巨星阶段之后,太阳最终将演变为白矮星。

白矮星具有极高的密度,其每立方厘米的质量可以达到100公斤至10吨,因此尽管体积较小,其质量却相当可观。

地球距离最近的白矮星是天狼星B,它是天狼星系统中的次星,与主星天狼星A一起,仅距离地球8.6光年。

天狼星B的尺寸与地球相仿,但其质量却高达地球的33万倍,相当于1.02倍的太阳质量,使其成为已知质量最大的白矮星之一。换句话说,天狼星B的体积虽与地球相当,其质量却接近太阳。

大约2.5亿年前,天狼星B形成了白矮星,其原始星体的质量大约是太阳的五倍,约是当前天狼星A的2.5倍,说明它曾是一个比现今天狼星A还要巨大的恒星,当时它是天狼星系统的「老大」。

由于其较大的质量,天狼星B的主序星生命期较短,经过红巨星阶段后,于2.5亿年前转变成了白矮星,并在此过程中损失了相当于四个太阳的质量,从而成为天狼星系统中较轻的天体,从「老大」转变为了「小弟」。目前天狼星B的表面温度大约为25000℃,是太阳表面温度的四倍以上。

天狼星系统的双星周期约为50年,它们之间的距离在12亿到47亿公里之间变化,这相当于太阳系中土星与海王星与太阳的距离。由于两者相距较近,在天狼星B的红巨星阶段,它释放的大量气体可能被天狼星A捕获,这有助于增加后者的质量。

因此,天狼星A能成为地球夜空中最亮的星星,其伴星天狼星B在此过程中也发挥了作用。

天狼星B的主要成分是碳和氧,这些元素在其红巨星阶段由氦及以上元素的核融合反应产生。但天狼星B的表面大部分仍然是氢元素,其外层大气几乎全是纯氢,这是由于其强大的引力将部分喷发的氢气重新吸回。它还能吸取自身喷出的星风(主要是氢离子),强大的引力可将捕获的氢元素压缩成金属氢和液态氢,使得其上层大气以氢气为主,在天狼星B的大气光谱中,除了氢元素外几乎看不到其他元素。

白矮星的质量限制在太阳质量的0.5倍至1.44倍之间,一旦其质量超过1.44倍太阳质量,就会引发Ia型超新星爆发,这种爆发并不会形成中子星,而是会以巨大爆炸结束其生命。

Ia型超新星爆发能够产生极为强烈的光芒,由于其能量释放较为恒定,使这类超新星被视为宇宙中的「标准烛光」,帮助天文学家测定星际距离。

由于天狼星B与天狼星A相距甚近,一旦天狼星A进入红巨星阶段,其释放的氢气等物质有部分会被天狼星B吸收。

当天狼星B的质量达到太阳质量的1.44倍时,它将触发Ia型超新星爆发,由于距离地球仅8.6光年,其发出的光线和射线将在8.6年后到达地球,届时从地球观察天狼星的方向将极为明亮,亮度将远超满月,仿佛天空多了一个太阳。

这种情况对地球生物而言极为不利,因为它会导致地表和大气温度升高,迅速改变地球的气候环境。

而如果它的伽马射线爆发方向指向地球,那么地球表面将受到伽马射线爆的直接冲击,对地球生命构成瞬间致命威胁。

因此,尽管天狼星B目前看似平静,但它实际上是一颗潜在的危险星体,幸运的是,其质量距离达到爆发阈值还有很大的差距,而且天狼星A作为主序星还将持续约10亿年,所以天狼星B可能发生超新星爆发的时间还遥远,目前我们无需过于担心。