白矮星是恒星死亡后的残骸核心,按照想像,看上去应该营养不良又干瘪。但一项新研究证明了半世纪前的理论预测,指出白矮星其实会进入结晶固化状态,不只不丑,反而有如夜空中一颗又一颗闪闪发光的水晶球;换句话说,我们的太阳在百亿年后也会成为一颗美丽的球体。
白矮星(white dwarf)是中、低质量恒星演化阶段的最终产物,这类恒星在渡过主序星的氢融合阶段后,改进行氦融合并膨胀成一颗红巨星,若红巨星没有足够质量维持更高温度,碳和氧就会在核心堆积,最后喷发数层气体变成行星状星云后,留下核心部分,这个残骸就是白矮星。
我们所属银河系内有 97% 恒星都属于中、低质量恒星,太阳也不例外,它最终会坍缩成和地球差不多大小的白矮星,但密度比地球高 20 万倍。
而半个世纪前,一些理论学家们曾预测,随着时间推移,白矮星会在衰老过程中凝固结晶,并且我们应该能观察到因结晶而出现的特定光度与颜色,不过之前未曾看见这种现象;现在,英国华威大学团队分析欧洲太空总署盖亚卫星(Gaia)的数据,终于证实情况果真如此。
研究人员检查了距离太阳 330 光年范围内约 15,000 颗白矮星,发现无论恒星的大小和年龄为何,似乎都具有相同的光度与颜色,外观相当统一。根据恒星演化模型,这与过去理论学家预测的白矮星潜热大量释放、核心持续冷却并开始结晶、最终减缓恒星整体冷却过程的阶段吻合。
▲ 恒星演化至末期喷发的行星状星云。(Source:NASA)
而由于恒星整体冷却过程减慢,可能导致白矮星的寿命比过去预期还要多出 20 亿年,也就是说,银河系内数十亿颗白矮星都处于结晶过程,是夜空中一颗又一颗闪闪发光的“水晶球”。
研究主要作者、英国华威大学物理学家 Pier-Emmanuel Tremblay 表示,太阳可能也会在约 100 亿年后,成为晶莹剔透的水晶球。
天文学家常把白矮星当作宇宙时钟,用来确定附近其他天体的年龄,但若根据华威大学这项新研究结论,则白矮星的年龄要比之前计算的还要年轻数十亿岁;此外,目前全宇宙最年老的白矮星依然辐射出数千度 K 温度,还没有出现理论中完全死寂、不再发光发热的“黑矮星”,科学家想一睹黑矮星的愿景越来越遥不可及。
新论文发表在《自然》期刊。
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(首图来源:华威大学)