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白矮星[低光度,、高密度、高溫度的恒星]

 思明居士 2022-01-29
第一顆被發(fā)現(xiàn)的白矮星是三合星的波江座 40,,它的成員是主序星的波江座 40A,和在一段距離外組成聯(lián)星的白矮星波江座 40B和主序星的波江座 40C,。波江座 40B和波江座 40C這一對聯(lián)星威廉·赫歇爾在1783年1月31日發(fā)現(xiàn)的,它在1825年再度被Friedrich Georg Wilhelm Struve觀測,,1851年被Otto Wilhelm von Struve觀測。
在1910年,,亨利·諾瑞斯·羅素、愛德華·皮克林和威廉·佛萊明發(fā)現(xiàn)他有一顆黯淡不起眼的伴星,,而波江座 40B的光譜類型是A型或是白色,。
1892年,,Alvan Graham Clark發(fā)現(xiàn)了天狼星的伴星,。根據(jù)對恒星數(shù)據(jù)的分析,這個伴星的質(zhì)量約一個太陽質(zhì)量,,表面溫度大約25000K,,但是其光度大約是天狼星的萬分之一,所以根據(jù)光度和表面積的關(guān)系,,推斷出其大小與地球相當(dāng),。這樣的密度是地球上的物質(zhì)達(dá)不到的,。1917年,Adriaan Van Maanen發(fā)現(xiàn)了目前已知離太陽最近的白矮星Van Maanen星,。
1917年,,范·馬南發(fā)現(xiàn)了一顆孤獨(dú)的白矮星,,被稱為范馬南星。這三顆白矮星,,最早發(fā)現(xiàn)的,是所謂的經(jīng)典的白矮星,。終于,,有許多的黯淡的白色恒星被發(fā)現(xiàn),,它們都有高自行,表示都是緊鄰地球的低光度天體,,因此都是白矮星,。威廉·魯伊登在1922年要說明這種天體時,,似乎是第一個使用白矮星這個名詞的人,稍后這個名詞經(jīng)亞瑟·愛丁頓而通俗化了,。
在二十世紀(jì)初由Max Planck等人發(fā)展出量子理論之后,Ralph H. Fowler于1926年建立了一個基于費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計的解釋白矮星的密度的理論,。
1930年,,蘇布拉馬尼揚(yáng)·錢德拉塞卡(印度)發(fā)現(xiàn)了白矮星的質(zhì)量上限(錢德拉塞卡極限),,并因此獲得1983年的諾貝爾物理學(xué)獎,。
盡管有各種的懷疑,,第一顆非經(jīng)典的白矮星大約直到1930年代才被辨認(rèn)出來。在1939年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了18顆白矮星,,在1940年代,,魯伊登和其他人繼續(xù)研究白矮星,到1950年發(fā)現(xiàn)已經(jīng)超過一百顆的白矮星,,到了1999年,,這個數(shù)目已經(jīng)超過2000顆之后的史隆數(shù)位巡天發(fā)現(xiàn)的白矮星就超過9000顆,而絕大多數(shù)都是新發(fā)現(xiàn)的,。
2014年4月,,天文學(xué)家在浩瀚的宇宙之中發(fā)現(xiàn)了一顆已有110億年壽命的白矮星,,它的溫度之低已經(jīng)使構(gòu)成它的碳結(jié)晶化,成為了一顆“鉆石星球”,。此次發(fā)現(xiàn)的白矮星距離地球約900光年,在水瓶座的方向,。據(jù)估計,,這顆白矮星與地球大小相仿,,已有110億年的壽命,,約與銀河的壽命相當(dāng),。它是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的溫度最低、亮度最暗的白矮星,。由于溫度降低,,構(gòu)成這顆白矮星的碳已經(jīng)結(jié)晶化,,使它成為了一顆“鉆石星球”。此前,,科學(xué)家們曾發(fā)現(xiàn)半人馬座一顆名為“BPM37093”的白矮星,,直徑達(dá)4000公里,重量相當(dāng)于10的34次方克拉,。科學(xué)家們從它的脈動振蕩著手,,推斷出它的核心已經(jīng)結(jié)晶,。不過,,盡管分子結(jié)構(gòu)相似,但宇宙中的這種“鉆石”與通常所說的鉆石并不完全相同,,僅從重量上,就不是人類身體所能承受的,。因此,,這顆“鉆石星球”盡管價值連城,,但最適合它的位置,,仍然是浩瀚宇宙中的微光。
2015年02月13日,,西班牙馬德里國家天文臺科學(xué)家利用歐洲南方天文臺的觀測設(shè)施,,再結(jié)合加納利群島上的望遠(yuǎn)鏡,天文學(xué)家在行星狀星云Henize 2-428的中心驚奇地發(fā)現(xiàn)了兩顆白矮星,,它們是由白矮星構(gòu)成的密近雙星,。這兩顆白矮星近環(huán)繞彼此旋轉(zhuǎn),間距越來越近,,大約7億年后兩顆星合二為一之時,它們便會擁有足夠的物質(zhì),,引發(fā)一場劇烈的超新星爆炸。此次發(fā)現(xiàn)的這兩顆白矮星,,總質(zhì)量大約為太陽的1.8倍,,每4個小時相互繞轉(zhuǎn)一周。這兩顆恒星相距足夠近,,按照愛因斯坦廣義相對論,它們會因為輻射引力波而盤旋著越靠越近,在未來7億年內(nèi)最終合并成一顆恒星,。這是迄今發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的白矮星雙星,未來當(dāng)這兩顆白矮星合并為一體時,,它們將發(fā)生一場失控的熱核爆炸,產(chǎn)生出一顆Ia型的超新星的首個案例,。合并而成的那顆恒星質(zhì)量太大,會超過白矮星的理論上限,,沒有任何東西能夠阻止它在自身引力作用下坍縮,繼而爆炸成一顆超新星,。這一觀測結(jié)果支持了這樣一個理論:中央雙星或許可以解釋某些行星狀星云的古怪形狀,,不過一個更有趣的結(jié)果也隨之而來,。利用加納利群島的望遠(yuǎn)鏡所做的進(jìn)一步觀測,讓科學(xué)家能夠測定這兩顆恒星的軌道,,并推算出它們各自的質(zhì)量及兩者的間距。
2015年3月15日,,澳大利亞天文愛好者 在射手座(也稱人馬座)的中心位置發(fā)現(xiàn)了一顆明亮的星體,,其亮度約為+6等,,在排除了小行星和恒星的可能性之后,認(rèn)定這是一顆新星,。2015年3月18日,日本天文愛好者再次觀測這顆新星時,,亮度為+5.3等,,據(jù)此可以推測其亮度還在不斷增加。
新星”并非從無到有的新生恒星,,而是原本就在天空中,,只是比較暗淡,沒有被人觀測到,。而當(dāng)它爆發(fā)時,,亮度會突然增加,,被認(rèn)為是新產(chǎn)生的恒星,,因此而得名。新星的爆發(fā)源自白矮星和伴行構(gòu)成的雙星系統(tǒng)產(chǎn)生的物質(zhì)交換,。對多數(shù)的雙星系統(tǒng),氫燃燒的熱量是不穩(wěn)定的,,并且會很快地將大量的氫轉(zhuǎn)換成其他元素,,而造成熱核反應(yīng),。這個過程會釋放出大量的能量,使白矮星發(fā)生極端明亮的爆發(fā),,并將表面剩余的氣體吹散。
2015年02月,,發(fā)現(xiàn)行星狀星云Henize 2-428中央存在兩顆白矮星,,質(zhì)量比太陽要小一些,,但兩顆白矮星正在相互靠近,大約在7億年內(nèi)它們會發(fā)生合并,,產(chǎn)生一次la型超新星爆發(fā),最終這兩顆白矮星會在一場超級爆發(fā)中煙消云散,。

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