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天狼星的光芒之下,隱藏著一個危險的天體,未來可能會威脅到地球

 魅力科學(xué)君 2022-09-17 發(fā)布于四川

天狼星是夜空中最明亮的恒星,它的大名也被我們熟知,但或許你不知道的是,在天狼星的光芒之下,隱藏著一個危險的天體,未來可能會威脅到地球,下面我們就來看看具體是怎么回事。

在宇宙中眾多恒星的演化過程中,有可能會發(fā)生一種被稱為“超新星爆發(fā)”的高能事件,在極短的時間之內(nèi),其釋放出的能量就可以與太陽終其一生所釋放出的總能量相當(dāng),其亮度通常都可以照亮它所在的整個星系,以至于在數(shù)億光年之外,我們都可以觀測到。

根據(jù)天文學(xué)家的估算,如果在距離地球50光年的范圍之內(nèi)發(fā)生超新星爆發(fā),就會嚴(yán)重威脅到地球上的生態(tài)環(huán)境,而如果將這個范圍縮小到30光年之內(nèi),那超新星爆發(fā)所釋放出的輻射能量以及高能粒子就會徹底摧毀地球上的生態(tài)環(huán)境,地球也將因此而變成一顆死寂的星球。

作為夜空中最亮的恒星,天狼星與地球的距離僅為8.6光年左右,所以我們不難想象,如果天狼星在未來的演化過程中發(fā)生了超新星爆發(fā),那地球上包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的眾多生命,就將會迎來一個悲傷的結(jié)局。所以問題就來了,天狼星會發(fā)生超新星爆發(fā)嗎?

天狼星其實是一個雙星系統(tǒng),我們?nèi)庋劭梢姷哪穷w恒星被稱為“天狼星 A”,這是一顆處于主序星階段的藍(lán)矮星,其半徑約為太陽的1.711倍,質(zhì)量約為太陽的2.063倍。

對于主序星而言,巨大的質(zhì)量是其發(fā)生超新星爆發(fā)的必要條件,根據(jù)天文學(xué)家的估算,只有質(zhì)量達(dá)到太陽質(zhì)量8倍以上的主序星,才有可能在其主序星階段結(jié)束后自發(fā)地發(fā)生超新星爆發(fā)。

很明顯,“天狼星 A”的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個條件,除此之外,在它周圍的宇宙空間中,也不存在足夠的物質(zhì)能夠讓它的質(zhì)量大幅增加,因此我們不必?fù)?dān)心這顆恒星。

但在天狼星的光芒之下,還隱藏著一個危險的天體,它就是“天狼星 A”的伴星——“天狼星 B”,之所以說它危險,是因為它在未來可能會威脅到地球,天文學(xué)家推測,這個天體在未來會與“天狼星 A”一起演化,并有一定的概率發(fā)生超新星爆發(fā)。

“天狼星 B”是一顆暗淡的白矮星,在沒有專業(yè)觀測設(shè)備的情況下,我們根本就看不到它。

白矮星其實就是一顆主序星消亡后留下的致密核心,其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)早已停止,構(gòu)成這種天體的物質(zhì)以碳和氧為主,它們僅憑“電子簡并壓”來抗衡天體自身的引力坍縮,所以白矮星的密度相當(dāng)高,有多高呢?這樣說吧,假如太陽的密度與白矮星相當(dāng),那它的體積就會與地球相差無幾。

如果一顆白矮星是孤立存在的,那它就是安全的,但假如一顆白矮星有機(jī)會從宇宙空間中吸收到額外的質(zhì)量,那它就是危險的。

從理論上來講,白矮星的質(zhì)量上限大約為1.44倍太陽質(zhì)量,這也被稱為“錢德拉塞卡極限”,一旦超過這個極限,那“電子簡并壓”就無法與白矮星的引力抗衡,在這種情況下,白矮星的溫度就會迅速上升,當(dāng)某一區(qū)域的溫度達(dá)到一定程度的時候,碳和氧就會發(fā)生核聚變。

由于簡并態(tài)的物質(zhì)傳熱性能極好,因此在白矮星某一區(qū)域的碳氧核聚變被“點燃”之后,熱量會迅速在整個星體傳導(dǎo),導(dǎo)致越來越多的碳和氧發(fā)生核聚變,進(jìn)而讓整顆星球的溫度急劇攀升,而核聚變對溫度則極為敏感,隨著溫度的上升,其反應(yīng)速率將會指數(shù)級地增加……

可以看到,這是一個正反饋的過程,隨著這個過程的持續(xù),白矮星就會在極短的時間內(nèi)發(fā)生失控的熱核爆炸,而這種現(xiàn)象其實就是一種超新星爆發(fā),天文學(xué)家將其稱為“Ia型超新星”。

觀測數(shù)據(jù)表明,“天狼星 B”的質(zhì)量大約為太陽的1.1倍,這就意味著,只需要再增加大約0.34倍太陽質(zhì)量,它就會發(fā)生超新星爆發(fā),那它可能會從哪里得到額外的質(zhì)量呢?答案就是“天狼星 A”。

就目前的情況來看,“天狼星 A”是一顆穩(wěn)定的主序星,它的引力牢牢地束縛著自身的物質(zhì),因此“天狼星 B”想要從“天狼星 A”獲取物質(zhì),根本就不可能。

但宇宙中所有的恒星都有“燃料耗盡”的那一天,“天狼星 A”當(dāng)然也不例外,根據(jù)已知的恒星演化規(guī)律,這顆恒星在結(jié)束主序星階段之后,會演化成一顆體積龐大的紅巨星。

與主序星相比,紅巨星對自身物質(zhì)的束縛程度要低得多,在此基礎(chǔ)上,再加上其核心會時不時地出現(xiàn)“氦閃”,因此紅巨星的物質(zhì)會出現(xiàn)大量地流失。

“天狼星 B”與“天狼星 A”的平均距離約為20個天文單位,這大概相當(dāng)于天王星與太陽之間的距離,在這種距離上,如果“天狼星 A”演化到了紅巨星階段,那“天狼星 B”就有能力大量吸收這顆紅巨星所流失的物質(zhì)。

對于像“天狼星 A”這種中等質(zhì)量恒星而言,在它們的紅巨星階段,其流失的物質(zhì)大約會占到其總質(zhì)量的70%左右,這大約是1.44倍太陽質(zhì)量,也就是說,“天狼星 B”只需要吸收到其中4分之1的物質(zhì),就會發(fā)生超新星爆發(fā)。

觀測數(shù)據(jù)顯示,“天狼星 B”與“天狼星 A”的平均距離約為20個天文單位,這大概相當(dāng)于天王星與太陽之間的距離,在這種情況下,“天狼星 B”其實是有可能吸收到足以讓它發(fā)生超新星爆發(fā)的物質(zhì)的,正因為如此,我們才說它是一個危險的天體,未來可能會威脅到地球。

需要注意的是,這只能說是這個雙星系統(tǒng)在未來的演化過程中可能出現(xiàn)的一種情況,并不是說它一定就會發(fā)生。

退一步講,根據(jù)天文學(xué)家的估算,“天狼星 A”的主序星階段大約有10億年,而現(xiàn)在它的年齡只有2.4億年左右,也就是說,就算“天狼星 B”未來會發(fā)生超新星爆發(fā),那也是7.6億年之后的事情了,如果屆時地球上仍然有人類存在,那在發(fā)展了如此漫長的時間之后,他們的科技應(yīng)該是可以輕易地應(yīng)對這一威脅的。


好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見。

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