当氢核聚变在其致密的热核中点燃时,恒星开始了它们的生命旅途,恒星所有质量的引力试图将其挤压成一个小点,但核聚变释放的能量却向外推,形成一种微妙的平衡,可以持续数百万甚至数万亿年。
小恒星的寿命长得令人难以置信,由于它们的身材小,它们不需要大量的能量来平衡向内的引力,所以它们只消耗自己的氢气储备。在这个额外的推动下,这些恒星的大气层不断循环,将新鲜的氢气从外层拉到核心,在那里它可以为持续的火焰提供燃料。
总而言之,一颗典型的红矮星将在其核心中愉快地燃烧氢气数万亿年。
随着这些小恒星的老化,它们逐渐变得更亮,直到它们慢慢消失,成为一个惰性的氦和氢的块状物在宇宙中闲逛。
这是一个小恒星最终的命运。
当我们宇宙中的大质量恒星死亡时,会更加剧烈,由于这些恒星的体积增大,核聚变反应需要更快发生,以维持与重力的平衡。
尽管这些恒星比它们的红矮星表亲重得多,但它们的寿命却短得多:在短短的几百万年内(考虑到天文时间尺度,这还不如下周),它们就会死亡。
但是当大质量恒星死亡时,它们巨大的体积,意味着有足够的引力压力,不仅可以融合氢气,还可以融合氦气,还有碳,氧气,镁,硅等,周期表上的许多元素都是在这些巨型恒星的生命末期产生的。
但是一旦这些恒星形成了一个铁核心,也就结束了。
所有这些围绕着铁的物质都挤压在核心上,但是并没有释放能量来抵消它。相反,铁核收缩到如此惊人的密度,电子被挤到质子里面,把整个铁核变成一个巨大的中子球。
这个中子球能够抵御粉碎性塌缩,引发超新星爆炸,一颗超新星在一周内释放的能量将超过我们的太阳在其整个100亿年的生命过程中所释放的能量,爆炸期间的冲击波和喷出的物质在星际介质中形成气泡,扰乱星云,甚至使物质从星系中喷出。
这是整个宇宙中最壮观的景象之一,当超新星发生在我们所在的银河系时,爆炸的亮度足以在白天出现,甚至可以比晚上的满月还要亮。
遭受最痛苦命运的是中等大小的恒星,它们太大,无法静静地进入黑夜,又太小,无法引发超新星爆炸,反而变成了可怕的怪物,最后把自己变成了里面的怪物。
对于这些中型恒星(包括像我们的太阳这样的恒星),一旦在核心形成一个由氧和碳组成的球体,周围就没有足够的质量来将其融合成任何更重的东西,所以它就在那里,一天比一天热,膨胀并变红,成为红巨星。
红巨星阶段是不稳定的,像我们的太阳这样的恒星会不断地震动、坍缩和重新膨胀,每一次都会产生风,把太阳的大部分质量吹到太阳系。
在最后的垂死挣扎中,一颗中等大小的恒星喷出内脏,形成了一个沸腾的行星状星云,稀薄的气体和尘埃环绕着现在暴露在外的中心碳和氧的核心。当暴露在太空的真空中时,这个核心有了一个新的名字——白矮星。
白矮星照亮了周围的行星状星云,使其充满能量约1万年,直到恒星尸体冷却到无法出现这样的光。
行星状星云虽然用望远镜看起来美丽,但它们是恒星剧烈而痛苦地消亡的产物。
对于宇宙中的星星会死亡吗?死亡后又去了哪里呢之话题,我个人的观点认为,宇宙是由数之不尽的恒星及其恒星系所构成无穷无尽、无边无际、无限空间和无限物质客观存在的自然天体。
宇宙之中的星星都存在属于自己恒星系范围内的星星,在每个恒星系内存在的星星,都会遵循着物质周期循环运动的发展规律,除恒星外,其它的星星都会有消失(死亡)的现象发生,实际上星星这种消失(死亡)现象,是一种星体物质的转移现象。为什么会这样说呢?因为:
恒星系物质周期循环运动的过程,是发生恒星质量会变得越来越少,而行星质量会变得越来越大的情况,一方面,恒星(太阳)持续核聚变自然燃烧的过程,能为本恒星系太空间源源不断地释放出光和热以及尘粒流物质,为本恒星系的太空间提供庞大数量的物质来源,孕育着恒星系太空间万物的诞生与成长。因而,所有恒星的质量会变得越来越少。
二方面,恒星持续核聚变燃烧所释放出来的尘粒流物质会越来越多,即是存在于系内太空中的尘粒流物质会显得越来越多,集结于同一轨道上运行的各类卫体物质,能遵循着相互磁性之异性相吸的自然发展规律,先后从尘粒流物质→尘埃云团→小石块→中石块→大石块→巨石块→小行星→中行星→大行星质量递进的演化过程,相互之间,个头大会吸纳小的,大的存在,小的消失(死亡)而融入到大的星体中去,实现合二为一,不断增殖之质量持续壮大现象。
太空星体这种质量持续壮大现象,在相互吸引的过程中,会使质量较小的星体完全消失(死亡)而融入到大的星体之中,实际上对于质量较小的星体来看,不是完全消失(死亡),其物质还是存在的,只是转移到质量相对较大的星体之中。一个星星消失(死亡)之时,是另一个星体质量壮大的必然体现,是宇宙恒星系物质周期循环运动发展的自然规律。
我们很少见证星星的消亡。如果天文学家能够捕捉到星星进化的最后阶段,那必将是一场真正的视觉盛宴。通常来说,这个过程是这样的:当星体燃尽所有热量后,它会经历引力坍塌,其外层会在大爆炸中脱落。这样,这颗星星就叫做超新星。然而,有时候,星星在不经历大爆炸的情况下也会成为黑洞。
一群天文学家在观测N69456-BH1这个位于焰火星系的星体时,就看到了这个被描述成“不经历大爆炸,但经历啜泣” 的过程。最初,天文学家认为这颗星体是一定会爆炸的,因为其质量巨大。但事实并非如此——这颗星体只是冒了一会儿烟,然后留下了一个黑洞。
火焰星系是一个离地球2200万光年远的螺旋星系。它之所以这样被命名,是因为这里经常产生超新星。 实际上,这个月早些时候,一个天文爱好者发现SN 2017eaw这颗星星。 正是因为有这样的先例,来自俄亥俄州立大学的三名天文学家(也是这篇研究的联合作者)期待N6946-BH1也能在2009年变得明亮后变为超新星。
图片来源:NASA/ESA/C. Kochanek (OSU)
NASA用哈勃太空望远镜所拍摄的可见光和近红外照片显示了N6946-BH1这颗巨大的星星消亡前后的照片。最终,这颗星星发生内爆,形成了一个黑洞。
然而,直到2015年,这颗星星才熄灭。同样地,在来自俄亥俄州立大学和俄克拉荷马大学的同事的协助下,研究团队开始寻找星星的残留物。在哈勃望远镜等几个高端设备的协助下, 科学家意识到这颗星星已经完全地消失了。
?研究的细节发表在英国皇家天文学会的期刊上。科学家们在许多星系搜索过超新星的痕迹。最后,科学家们将目光锁定在焰火星系上,他们想要研究N6946-科学家预测,2009年,在经历了微弱的爆炸之后,这颗红色的巨大星体会变成超新星。由于这颗星体的质量是太阳的25倍, 这种预测是符合逻辑的。当星体在2015年消失之后, 科学家们曾经期待这颗星体只是黯淡了,或只是抛弃了一个布满灰尘的物质外壳,这让星体的光芒在人们的视线中变得模糊。
科学家们为没有变成超新星的消亡星体做了LBT调查。他们使用从望眼镜中观察到的红外线光谱和光学数据完成了调查。然而,所有的调查结果都否定了科学家先前的预测。最后,可能的结论只有一条:那就是N6946-BH1没有变成超新星,而是直接形成了一个黑洞。
黑洞的模拟图像。图片来源:Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke, Radboud University
毕业于俄亥俄州立大学、目前就业于卡希尔天文物理中心的天文物理学家Scott Adams是研究报告第一作者。他解释说:
在我们的首个为期七年的调查中,N6946-BH1可能没有变成超新星。在这一时期内,我们在监测的星体中发现了六个普通的超新星。这表明,10%-30%的质量庞大的星体在消亡时没有变成超新星。这只能引导人们得出一个结论:如果所有的巨大星体都以变为超星体的方式消亡的话,真正变为超新星的星体比我们所看到的少。
这一研究为大量黑洞的形成提供了新的依据。一段时间以来,天文学家一直相信, 只有质量大的星体在生命的末期阶段发生爆炸,成为超新星,这颗星体才有可能形成黑洞。 然而,根据研究团队的发现,这个说法说不通。因为一颗星体能够在外层发生爆炸后,仍留下足够大的质量以形成巨大的黑洞。
俄亥俄州立大学教授、研究的联合作者Christopher Kochanek解释称:
一个典型的观点是一颗星体只有变成超新星后,才能形成黑洞,如果一颗星星在没有变成超新星的情况下成为黑洞,就可以解释,为什么我们在许多巨大星体中看不到超新星。
由于引力波研究的进展,这项关于消亡星体是否变成超新星的研究至关重要。激光干涉引力波天文观察站在2016年2月宣布第一次发现了引力波这一奇怪现象,这一现象是由质量巨大的黑洞引起的。 如果没有变成超新星的消亡星体真的变成了黑洞,那么天文学家追根溯源就变得更加简单了。
蝌蚪五线谱编译自futuri *** ,译者 晴空飞燕,转载须授权
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