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宇宙級大鑽石,新找到核心開始結晶的白矮星_ HD 190412
2024-05-20 23:18:09 *
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作者 主題: 宇宙級大鑽石,新找到核心開始結晶的白矮星_ HD 190412  (閱讀 707 次)
peter
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« 於: 2023-06-12 20:28:44 »

https://www.chinatimes.com/realtimenews/20230611003546-260408?chdtv
澳洲南昆士蘭大學(USQ )的天文學家亞歷山大•凡納 (Alexander Venner)在32秒差距處,發現了一個新的類天狼星4重星系統,這由一顆結晶化的白矮星伴星組成,與HD 190412的3重星相伴。

凡納博士說:「這可能是第一顆走向結晶化白矮星,它的年齡可能受到其他伴星的影響,我們利用測量由白矮星核心結晶引起的冷卻延遲。」

宇宙中的所有事物都不是一成不變的,懸在天空中的每一顆恆星,雖然看似永不變動,但它們發出的光芒是靠著核融合反應消耗能量,總有一天也會耗盡它們的燃料,並走向下一個階段。

對於絕大多數恆星(包括太陽,以及質量低於太陽8倍的小恆星),就會逐步成為白矮星。當燃料耗盡時,恆星的外層物質被吹向周圍的太空,恆星變得愈來愈稀薄,最後剩下的核心,無法維持向外擴張的壓力,就坍縮成一個密度超級高的小白點,其大小與地球(或月球)相當,這就叫白矮星。著名的印度裔天文學家錢卓西卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)計算出,形成白矮星有其質量上限,不得超過太陽質量的1.44倍,這稱為「錢卓西卡極限」(Chandrasekhar Limit),一但超過該值,就會形成更狂暴的中子星。

白矮星暗淡無光,但它們仍會因餘熱而發光。隨著時間的推移,它們還是會冷卻,當它們失去所有熱量,預計會演化成一種叫做「黑矮星」的東西。計算表明,這個過程非常的緩慢,大約是1兆年之後,這是難以想象的遙遠未來,需知如今宇宙只有大約 138 億年的歷史,因此這個宇宙尚未出現任何一個黑矮星。

我們如今能做的是,從我們周圍的白矮星核心去尋找是否出現理論裡的結晶跡象。在結晶過程中,白矮星內部的碳和氧原子停止自由移動並形成鍵,排列成晶格。在此過程中釋放能量,以熱量的形式消散,這是白矮星的發熱原理,可以從恆星的顏色和亮度中觀察到。近年來,由於蓋亞任務進行的高精度恆星測繪,使天文學家更有信心識別結晶化的白矮星,最近的成果就是HD 190412系統中的第4顆,該系統也從原本以為的3重星,修正為4重星。

該系統的年齡約為73億年,那顆白矮星的年齡似乎約為 42 億年。研究人員說,這個差異是 31 億年,這表明結晶速度,使白矮星的冷卻速度減慢了大約 10 億年。

鑽石是碳元素在壓力下的終極形態,其密度約為每立方公尺3500公斤,而白矮星的密度超過每立方公尺100萬公斤,因此它極可能形成宇宙中最硬、密度最大的鑽石。

宇宙級大鑽石,新找到核心開始結晶的白矮星  https://technews.tw/2023/06/12/white-dwarf-star-crystallizing-hd190412/

不過理論表明此演化過程需要的時間比當前宇宙年齡(約 138 億年)還長,可以說目前宇宙還沒有黑矮星的存在,因此天文學家能做的只有尋找白矮星核心開始結晶的跡象:碳和氧原子停止自由移動,形成鍵排列成晶格,並於此過程釋放能量,導致白矮星看起來比實際年齡更年輕些。

透過蓋亞衛星的高精度恆星測繪,我們能更準確測量恆星距離與亮度,南昆士蘭大學天文學家 Alexander Venner 團隊最近發現一顆白矮星核心出現結晶特性。此外,這顆白矮星與 HD 190412 三聯星系統緊密相連,表明該系統實際上是四聯星,白矮星也因此命名為 HD 190412 C。

HD 190412 系統年齡約 73 億年,而白矮星年齡經計算約 42 億年,差異表明結晶使白矮星的冷卻速度減緩約 10 億年。

雖然這些測量尚不足以影響當前白矮星結晶模型,但新發現表明宇宙可能存在更多類似系統,為理解結晶白矮星開闢一條新研究途徑。

新論文已提交給《皇家天文學會月報》(MNRAS),預印本可至《arXiv》網站閱覽。

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