恆星碰撞

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恆星碰撞指兩顆恆星通過重力作用合併成一個較大天體的過程[1]。天文學家們預測,銀河系內的球狀星團每一萬年可能發生一次這樣的事件。[2]科學家直到最近才有足夠的技術觀察恆星的合併。[3]稠密的星團可以因中介質量黑洞所引發的”失控恆星碰撞”,於短時間內發生一系列的恆星碰撞。 [4]

天文學的複雜的天體[编辑]

宇宙中的任何恆星,無論核融合反應是否仍在在進行中,都有可能發生恆星碰撞,這包括白矮星中子星黑洞主序星巨星超巨星等等。不同型態的恆星碰撞或合併,結果會形成不同類型、質量、溫度和半徑的恆星[2]

恆星碰撞或合併的類型[编辑]

Ia型超新星[编辑]

白矮星是低質量恆星的殘骸,如果它與其他的恆星結合成聯星系統,它們可能會形成稱為Ia超新星的劇烈恆星爆炸。白矮星可能會吸引主序星紅巨星伴星的物質,形成吸積盤。當兩顆白矮星的軌道彼此非常靠近時[5],其軌道能量會以重力波的形式輻射出來,導致雙方向內螺旋運動。 當它們最後結合在一起時,如果質量接近或超過錢德拉塞卡極限,那麼碳燃燒就會開始進行,使溫度劇增。由於白矮星是簡併物質,在熱壓力和恆星質量之間沒有安全的平衡。因此,失控的融合反應在合併後的恆星內部快速地傳播和加熱,造成超新星爆炸。[5]在幾秒鐘內,白矮星所有的物質都被拋入太空內。[6]

中子星碰撞[编辑]

錄影片顯示兩顆中子星的碰撞。

中子星的碰撞會發生類似Ia超新星的事件。當兩顆中子星的軌到彼此密切時,它們會隨著時間螺旋向內推移。當這兩顆中子星相遇,它們的碰撞會形成黑洞(假設它們的質量超過托爾曼﹣歐本海默﹣沃爾科夫極限)。這會在1到2毫秒的短時間內創造出強磁場,其強度為地球磁場的數萬億倍。天文學家認為這類事件就是某種類型的伽瑪射線暴[7]哈柏太空望遠鏡拍攝的影像顯示的產生,以及許多其它更重的金屬,都是來自劇烈的中子星碰撞。對宇宙中所有金含量的統計指出,估計這樣的碰撞每1萬至10萬年會發生一次。[8]

發現[编辑]

各個時代的天文學家都有提出恆星碰撞的理論,但這要等到新技術的發展之後,才可以得到証明。在1764年,查爾斯·梅西耶發現了現在稱為M30的星團。20世紀的天文學家估計,這個星團已經存在130億年。[9]後來,哈柏太空望遠鏡能夠解析出M30中的一顆顆恆星。經由這種新技術,天文學家發現了一些稱為藍掉隊星的恆星,比星團內的其它恆星都明顯更年輕。[9]天文學家假設這些恆星可能是經由”碰撞”或是”合併”形成的,所以它們有比周圍的其它同伴更多的燃料,可以繼續進行核融合反應。[9]

恆星碰撞與太陽系[编辑]

雖然恆星碰撞可能在銀河系的某些地區頻繁發生,但是在太陽所處的環境附近發生的可能性則非常低。根據計算,在太陽附近的恆星碰撞快率是10兆兆年一次。[10]另一恒星與太陽近距離接觸的可能性非常低,其估算公式如下:

N ~ 4.2 · D2 Myr−1

當中N表示每百萬年接近太陽至太陽半徑D之內的恆星,單位為秒差距[11]地球的平均軌道半徑是1天文單位,相當於4.82 × 10−6秒差距,可以做為比較。

儘管太陽不會直接發生這樣的事件,但是另一恒星達到100光年距離之內,仍有可能導致地球的毀滅。[10]不過,這依然是不太可能的,因為沒有如此接近太陽的恆星集團。

參考資料[编辑]

  1. ^ Fred Lawrence Whipple, Supernovae and stellar collisions. 1939 
  2. ^ 2.0 2.1 Chang, Kenneth."Two Stars Collide; A New Star is Born.", New York Times,New York, 13 June 2000.Retrieved on 14 November 2010.
  3. ^ Tylenda, R.; Hajduk, M.; Kamiński, T. et al.. V1309 Scorpii: merger of a contact binary. Astronomy and Astrophysics. 2011-03-11, 528 (April 2011): A114 [2012-09-26]. arXiv:1012.0163. Bibcode:2011A&A...528A.114T. doi:10.1051/0004-6361/201016221. 
  4. ^ A Black Hole in Orion?. Sky & Telescope. 2012-09-26 [2012-10-06]. 
  5. ^ 5.0 5.1 González Hernández, J. I.; Ruiz-Lapuente, P.; Tabernero, H. M.; Montes, D.; Canal, R.; Méndez, J.; Bedin, L. R. No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006. Nature. 2012-09-26, 489 (7417): 533–536 [2012-09-26]. arXiv:1210.1948. Bibcode:2012Natur.489..533G. doi:10.1038/nature11447. 
  6. ^ Freedman, Roger A., Robert M. Geller, William J. Kaufmann III(2009). The Universe 9th Edition,p.543-545. W.H. Freeman and Company, New York. ISBN 1-4292-3153-X
  7. ^ Rosswog, Stephan, "Radioactive glow as a smoking gun", Nature, USA, 29 August 2013, Retrieved on 11 September 2013.
  8. ^ Writers, Staff."Neutron Star Collisions Produce Super-Powerful Magnetic Fields", Space Daily, UK, 30 March 2006, Retrieved on 15 November 2010.
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 "Stellar Collisions and vampirism give blue stragglers stars a "cosmic facelift", Asia, 29 December 2009
  10. ^ 10.0 10.1 http://www.space.com/scienceastronomy/stellar_collisions_000601.html[失效連結]
  11. ^ Garcia-Sanchez, J. ., Perturbation of the Oort Cloud by Close Stellar Approaches, Asteroid and Comet Dynamics, Tatrauska Lomnica, Slovak Republic. August 24, 1998 [2011-09-29], Template:Hdl 

外部鏈結[编辑]