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

天空之城 2022/09/18 檢舉 我要評論

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麼回事。

在宇宙中眾多恒星的演化過程中,有可能會發生一種被稱為「超新星爆發」的高能事件,在極短的時間之內,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,其亮度通常都可以照亮它所在的整個星系,以至于在數億光年之外,我們都可以觀測到。

根據天文學家的估算,如果在距離地球50光年的范圍之內發生超新星爆發,就會嚴重威脅到地球上的生態環境,而如果將這個范圍縮小到30光年之內,那超新星爆發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環境,地球也將因此而變成一顆靜寂的星球。

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生了超新星爆發,那地球上包括我們人類在內的眾多生命,就將會迎來一個悲傷的結局。所以問題就來了,天狼星會發生超新星爆發嗎?

天狼星其實是一個雙星系統,我們肉眼可見的那顆恒星被稱為「天狼星 A」,這是一顆處于主序星階段的藍矮星,其半徑約為太陽的1.711倍,質量約為太陽的2.063倍。

對于主序星而言,巨大的質量是其發生超新星爆發的必要條件,根據天文學家的估算,只有質量達到太陽質量8倍以上的主序星,才有可能在其主序星階段結束后自發地發生超新星爆發。

很明顯,「天狼星 A」的質量遠遠達不到這個條件,除此之外,在它周圍的宇宙空間中,也不存在足夠的物質能夠讓它的質量大幅增加,因此我們不必擔心這顆恒星。

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,并有一定的機率發生超新星爆發。

「天狼星 B」是一顆暗淡的白矮星,在沒有專業觀測設備的情況下,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,其內部的核聚變反應早已停止,構成這種天體的物質以碳和氧為主,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高,有多高呢?這樣說吧,假如太陽的密度與白矮星相當,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會從宇宙空間中吸收到額外的質量,那它就是危險的。

從理論上來講,白矮星的質量上限大約為1.44倍太陽質量,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,當某一區域的溫度達到一定程度的時候,碳和氧就會發生核聚變。

由于簡并態的物質傳熱性能極好,因此在白矮星某一區域的碳氧核聚變被「點燃」之后,熱量會迅速在整個星體傳導,導致越來越多的碳和氧發生核聚變,進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,其反應速率將會指數級地增加……

可以看到,這是一個正反饋的過程,隨著這個過程的持續,白矮星就會在極短的時間內發生失控的熱核爆炸,而這種現象其實就是一種超新星爆發,天文學家將其稱為「Ia型超新星」。

觀測數據表明,「天狼星 B」的質量大約為太陽的1.1倍,這就意味著,只需要再增加大約0.34倍太陽質量,它就會發生超新星爆發,那它可能會從哪里得到額外的質量呢?答案就是「天狼星 A」。

就目前的情況來看,「天狼星 A」是一顆穩定的主序星,它的引力牢牢地束縛著自身的物質,因此「天狼星 B」想要從「天狼星 A」獲取物質,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」當然也不例外,根據已知的恒星演化規律,這顆恒星在結束主序星階段之后,會演化成一顆體積龐大的紅巨星。

與主序星相比,紅巨星對自身物質的束縛程度要低得多,在此基礎上,再加上其核心會時不時地出現「氦閃」,因此紅巨星的物質會出現大量地流失。

「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。

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

觀測數據顯示,「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生超新星爆發的物質的,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在未來的演化過程中可能出現的一種情況,并不是說它一定就會發生。

退一步講,根據天文學家的估算,「天狼星 A」的主序星階段大約有10億年,而現在它的年齡只有2.4億年左右,也就是說,就算「天狼星 B」未來會發生超新星爆發,那也是很久很久之后的事情了,如果屆時地球上仍然有人類存在,那在發展了如此漫長的時間之后,他們的科技應該是可以輕易地應對這一威脅的。

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