【菜科解读】
一项新的研究发现,天文学家可能已经发现了有史以来最小、密度最大的白矮星,大小与我们的月球相当,但比地球大 450000 倍。
白矮星的大小通常与地球相当,是中等大小的恒星耗尽燃料并脱落外层后留下的冷而暗的死星核心。
我们的太阳总有一天会变成白矮星,大约97%的恒星也会如此。
尽管太阳在没有恒星伙伴的太空中是单独存在的,但许多恒星还是成对地围绕彼此运行。
如果这些双星的质量都小于太阳质量的八倍,随着时间的推移,它们都会演化成白矮星。
新发现的白矮星命名为 ZTF J1901+1458,距离地球约 130 光年,可能是白矮星对合并时可能发生的情况的一个例子。
如果白矮星的质量更大,它们将在强大的热核爆炸中爆炸,称为 Ia型超新星。
然而,如果它们的总质量低于某个阈值,它们可能会形成一个新的白矮星,比它的父母中的任何一个都重,科学家认为这就是在 ZTF J1901+1458 的情况下发生的情况。
“我们的发现是有史以来发现的最大和最小的白矮星。
”该研究的主要作者、帕萨迪纳市加州理工学院的天体物理学家 Ilaria Caiazzo 告诉 Space.com。
这一发现是使用加利福尼亚帕洛玛天文台的兹威基瞬变设施完成的,该设施每两晚扫描整个北方天空,寻找闪烁、爆发、移动或类似亮度变化的宇宙天体。
该研究的合著者、帕萨迪纳市加州理工学院的天体物理学家凯文·伯奇 (Kevin Burdge) 首次发现了这颗新的白矮星,因为它的质量大且自转快。
研究人员使用了大量望远镜来帮助分析这颗死亡恒星,它的年龄大约为 1 亿年或更短。
其中包括 Palomar 的 Hale 望远镜、WM Keck 天文台的 Keck I 望远镜、欧洲盖亚空间天文台、夏威夷大学的 Pan-STARRS(全景巡天望远镜和快速反应系统)和 NASA 的Neil Gehrels Swift 天文台。
科学家们发现这颗白矮星宽约 2,670 英里(4,300 公里),比直径约 2,158 英里(3,474 公里)的月球大一点。
ZTF J1901+1458 的微小尺寸使其成为已知最小的白矮星,超越了之前的记录保持者 RE J0317-853 和 WD 1832+089,它们的直径均约为 3,100 英里(5,000 公里)。
同时,新发现的白矮星质量约为太阳质量的 1.35 倍,这可能使其成为迄今发现的质量最大的白矮星。
“已知最大的白矮星也是发现的最小的白矮星,这可能有点违反直觉。
”凯亚佐说。
她补充说:“这是因为重力和其他因素导致白矮星质量越大,它们就越小。
”
这颗白矮星的质量几乎低于人们预期的白矮星爆炸的质量。
“这真的是极限了,”Caiazzo 说。
“如果它稍微大一点,它就会爆炸。
”
白矮星自转非常快,每七分钟完成一圈。
研究人员说,当它的前身恒星螺旋合并合并时,ZTF J1901+1458 继承了它们的组合自旋。
(已知旋转速度最快的白矮星,称为 EPIC 228939929,每 5.3 分钟旋转一次)。
白矮星的快速自转也有助于给它一个非常强大的磁场,比地球强十亿多倍。
“所有这些特征——它的质量和自旋以及高磁场——都表明这颗白矮星与正常的白矮星不同。
”Caiazzo 说。
由于这颗白矮星的质量如此之大,它有可能进一步坍缩,因为其核心内令人难以置信的压力迫使电子与原子核中的质子融合形成中子。
“它甚至可能比月球还小。
”Caiazzo 说:“可能缩小到大约 1,240 到 1,865 英里(2000 到 3000 公里)宽。
”
Caiazzo 说:“如果这种收缩确实发生,在大约 1 亿到 2 亿年后的某个时候,白矮星可能会变得不稳定并作为热核 Ia 型超新星爆炸。
另一种可能性是,如果捕获到足够多的电子,白矮星可能会坍缩形成一颗富含中子的死星,称为中子星。
”
“中子星是一种密度极高的物体,质量与太阳相当,但只有一座城市的大小,因此比这颗白矮星还要极端。
”凯亚佐说。
如果白矮星确实坍缩形成中子星,其核心内的原子融合在一起会释放出大量的热量,可能只需要几小时或几天。
“整个白矮星会很快燃烧,”凯亚佐说。
Caiazzo解释说:“中子星通常被认为是在比我们的太阳质量大得多的恒星爆炸为超新星时形成的。
”如果巨大的白矮星也可以坍缩成为中子星,那么大量的中子星可能会以这种方式出现。
然而,如果白矮星的核心冻结成结晶固体的速度比收缩的速度快,这种坍缩可能不会发生。
“我们不知道这样的崩溃是否会发生,如果真的发生了,可能会发生什么结果?”Caiazzo 说。
“但如果白矮星可以产生中子星,这可能是形成中子星的一种非常常见的方式。
”
未来,科学家们希望利用兹威基瞬态设施找到更多像这样的白矮星,并对白矮星进行整体分析。
“有很多问题需要解决,比如银河系中白矮星合并的速度是多少,是否足以解释 Ia 型超新星的数量?” Caiazzo在一份声明中说。
“在这些强大的事件中,磁场是如何产生的,为什么白矮星的磁场强度会有如此大的差异?找到大量由合并产生的白矮星将有助于我们回答所有这些问题以及更多问题。
”
自人类诞生以来,月球就以其神秘莫测的姿态,吸引着无数人的目光,激发着人们无尽的想象。
从古老的传说到现代的科学探索,月球的神秘面纱正被一点点揭开。
今天,就让我们一同踏上这场探秘月球的奇幻之旅,揭开它鲜为人知的真相。
起源之谜:宇宙中的偶然邂逅月球究竟从何而来?这一直是科学界争论不休的谜题。
一种观点认为,月球与地球年龄相仿,约46亿年,它和地球一样,由宇宙中的气体与尘埃凝聚而成。
然而,阿波罗任务带回的月球岩石样本,却揭示了月球与地球在成分上的显著差异,这让“同源说”受到了挑战。
另一种颇具戏剧性的假说是“分裂说”,认为月球曾是地球的一部分,因某种巨大能量作用而分裂出去。
但这一理论难以解释月球与地球在自转倾角、轨道特性等方面的诸多不同。
如今,最被广泛接受的是“大碰撞假说”。
大约45亿年前,一颗火星大小的天体与地球发生剧烈碰撞,撞击产生的碎片在地球引力作用下聚集,最终形成了月球。
2024年,科学家通过对月球岩石中锆石晶体的同位素分析,进一步证实了这一假说,发现月球岩石中的氧同位素组成与地球地幔高度相似,为“大碰撞”提供了有力证据。
阴影之下:金属的秘密与暗影之谜当你凝视月球表面,那些深浅不一的阴影区域,是否曾引发你的无限遐想?这些被称为“月海”的平原,实则是古代火山活动的遗迹。
当宇航员踏上月海表面,却意外发现这里的土壤坚硬异常,难以钻探。
原来,月海土壤中富含钛、钇等稀有金属元素,这些金属需在6000摄氏度以上的高温下才能熔化并与岩石融合。
如此高温,在月球上究竟从何而来?科学家推测,这可能与月球形成初期的剧烈撞击与熔融过程有关。
更令人惊奇的是,月球上的阴影比地球上更为深邃。
由于月球大气层极其稀薄,阳光无法像在地球上那样被散射,因此物体的阴影显得格外浓重。
这一现象,在阿波罗11号任务中得到了直观的验证,当尼尔·阿姆斯特朗在月面留下那历史性的脚印时,他也亲身感受到了这份来自宇宙的深邃与神秘。
垃圾之岛:人类足迹的另类印记自人类首次踏上月球以来,这片寂静的天体便不再孤单。
据估算,月球表面已累积了约181吨的人造垃圾,这些垃圾大多来自太空探测器、实验设备以及宇航员遗留的生活用品。
其中,不乏一些仍在工作的科学仪器,如激光反射器,它们继续为地球上的科学家提供着宝贵的数据。
然而,并非所有垃圾都如此“有用”。
一些宇航员在月面留下的尿液收集装置、废弃的太空靴等,成为了月球上的“不速之客”。
这些垃圾不仅影响了月球的原始风貌,也对未来的月球探索构成了潜在威胁。
如何妥善处理这些月球垃圾,已成为人类探索宇宙时必须面对的新课题。
月震之谜:寂静天体的隐秘颤动月球,这颗看似死寂的天体,实则并不平静。
科学家通过安装在月球表面的地震仪发现,月球每年会发生数千次月震,这些月震分为深震、陨石撞击震、热震和浅层月震四种类型。
其中,浅层月震最为剧烈,震级可达里氏5.5级,足以撼动月面上的巨石,持续时间长达十分钟之久。
月震的成因至今仍是个谜。
地球上的地震多由板块运动引发,但月球并无板块结构。
有科学家推测,月震可能与地球的潮汐力以及月球内部的应力释放有关。
2025年,一项新研究通过模拟月球内部结构发现,月球内部的岩浆活动可能仍在持续,这些活动可能是月震的重要诱因。
月球,这颗陪伴地球数十亿年的天然卫星,既熟悉又陌生。
从起源之谜到月震之谜,从金属的秘密到垃圾的困扰,月球的每一个秘密都牵动着人类的好奇心。
随着科学技术的不断进步,我们相信,未来的人类将揭开更多关于月球的神秘面纱,让这颗古老的天体焕发出新的光彩。
而这一切,都始于我们对未知的渴望与探索的勇气。
这意味着光明将永远消失吗?然而,事实并非如此。
我们对光的定义仅限于可见光谱范围,而在宇宙中,还存在许多无法用肉眼察觉的光线以波的形式传播。
虽然我们只能感知到一小部分可见光,但阳光中包含了许多我们无法看见的光线,如红外线和紫外线。
这些光线超出了人眼的感光范围,只能通过特殊的高感光仪器来探测。
即使恒星全部熄灭,它们仍会发出基本的红外光。
例如,白矮星、中子星等极高温度物体会不断辐射红外线和电磁辐射,直到宇宙中的物质完全冷却。
只有在这种情况下,辐射才会消失,宇宙真正陷入绝对黑暗,无法检测其他地方的辐射,也无法观测到任何物体。
然而,完全冷却的情况并不容易发生,至少需要几万亿年的时间。
恒星的演化过程会消耗物质和能量,每颗熄灭的恒星都会在太空中保留一些物质和尘埃,成为新恒星的原料。
宇宙中的初代恒星通常是巨大的巨恒星,它们死亡后释放的物质会形成二代恒星,而二代恒星消亡后,剩余物质又会形成三代恒星。
有时,初代恒星消亡后,边角料也可能形成红矮星,这是恒星的最小形态,寿命极长。
太阳很可能是第三代恒星,但它的寿命仅有约100亿年。
当太阳演化为白矮星时,大约一半的气体和尘埃会散布到宇宙空间中。
而在某些机缘巧合下,这些气体和尘埃可能会形成第四代恒星。
第四代恒星的寿命相对更长,如果形成红矮星,它们的寿命可能长达几万亿年,甚至一直发光发热到宇宙毁灭。
比如,比邻星就是一颗质量只有太阳的12%的红矮星,其寿命可达3万亿至4万亿地球年。
因此,即使在宇宙走向终结的最后时刻,每个星系仍然存在着相当数量的恒星。
然而,那时的星系将不再像现在一样繁星点点,而更像是遥远的影子星系,只偶尔闪烁出一些明亮的光芒。
这些闪光可能源于白矮星碰撞形成中子星,或者中子星碰撞形成黑洞,甚至黑洞撕裂白矮星和中子星的场景。
就像燃放鞭炮一样,每一次闪光都将是宇宙中的一次短暂亮点。
即使恒星消失,宇宙中还存在其他发光的天体。
例如,星系之间的星际介质可能会发出微弱的背景辐射,这是宇宙大爆炸后剩余的宇宙辐射。
这种宇宙微波背景辐射是宇宙学研究的重要证据,虽然它的能量非常微弱,但它在整个宇宙中都是均匀分布的。
黑洞也可以发出光。
黑洞周围的物质会被其巨大的引力吸引并加热,形成一个称为黑洞吸积盘的亮光区域。
这些吸积盘会释放出高能辐射,包括X射线和伽马射线,这些辐射可以被探测器捕捉到。
尽管宇宙可能在未来变得相对黑暗,但仍然存在各种形式的辐射和光线。
无论是恒星碰撞、星际介质辐射、宇宙微波背景辐射还是黑洞吸积盘,它们都将在宇宙中闪烁着微弱的光芒,让我们能够继续研究和探索宇宙的奥秘。