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挑战宇宙:白矮星挑战旧理论

2024-03-25科学

最近的研究结果显示,一些 白矮 星由于引力能量的释放而停止了冷却,推翻了这些恒星只是冷却残余物的信念,并提出了重大的天文学和教育修订。

打开任何一本天文学教科书,看看白矮星的部分,你可能会发现它们是「死星」,随着时间的推移会不断冷却。 发表在 【自然】杂志上 的新研究正在挑战这一理论,维多利亚大学(UVic)及其合作伙伴使用 欧洲航天局 盖亚 卫星的数据来揭示为什么白矮星种群停止冷却超过80亿年。

「我们发现所有白矮星都是死星的经典图片是不完整的,」UVic的联合首席研究员和加拿大理论天体物理研究所国家研究员Simon Blouin说。 「为了让这些白矮星停止冷却,它们必须有某种方式产生额外的能量。 我们不确定这是怎么发生的,但现在我们对这种现象有了解释。

了解白矮星的年龄和其他方面有助于科学家重建 银河 系的形成。 利用2019年的 盖亚 数据,Blouin与 华威大学的 Antoine Bédard和高级研究所研究员Sihao Cheng合作进行了这一发现。

在白矮星中发现新能量

银河系中超过97%的恒星最终会变成白矮星。 长期以来,科学家们一直认为这些恒星已经走到了生命的尽头。 在耗尽核能后,它们停止产生热量并冷却,直到它们内部致密 的等离子体 冻结成固态,恒星从内到外凝固。 这种冷却过程可能需要数十亿年。

根据这篇新论文,在一些白矮星中,内部致密的等离子体不会简单地从内到外冻结。 相反,冷冻时形成的固体晶体的密度低于液体,因此需要漂浮。 当晶体向上漂浮时,它们会向下置换较重的液体。 较重的物质向恒星中心输送会释放引力能,这种能量足以中断恒星数十亿年的冷却过程。

「这是第一次在任何类型的恒星中观察到这种传输机制,这令人兴奋,因为并不是每天都有我们发现一个全新的天体物理现象,」华威大学研究员Bédard说。

为什么这种情况发生在一些恒星而不是其他恒星中尚不确定,但Blouin认为这可能是由于恒星的组成。

「一些白矮星是由两颗不同的恒星合并形成的。 当这些恒星碰撞形成白矮星时,它会改变恒星的组成,从而形成漂浮的晶体,「Blouin说。

研究的意义

白矮星通常被用作年龄指标:白矮星越冷,它被认为越老。 然而,由于在一些白矮星中发现的冷却延迟,一些给定温度的恒星可能比以前认为的要古老数十亿年。

「这一新发现不仅需要修订天文学教科书,而且还要求天文学家重新审视他们用来确定恒星种群年龄的过程,」Blouin补充道。