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白矮星研究揭示了对宇宙中碳起源的新见解

时间:2020-07-09 20:00:16


一种可能性是,低质量的恒星可能被风磨损,当它们成熟为白矮星时,它们失去了碳包。密集的恒星在数十亿年中逐渐崩溃,当它们最终死亡时,它们最终会在其他元素中排放碳。但另一种理论是,更大的恒星爆炸,由此产生的超新星传播碳形成行星的银河系。

回顾时间显然不是天文学家能做的,但他们有一个更好的想法,通过分析在银河系的开放星系团中发现的白矮星。天文学家们在2018年利用凯克天文台观测了这一星系团——它由数千颗恒星组成,它们的年龄大致相同,并通过引力保持不变。重要的是,这些团簇中的恒星都来自同一分子云。通过测量白矮星的质量,天文学家能够确定它们的出生质量。因为这一进步是天体物理学中已知的数量,即所谓的初始-最终质量关系。

但没想到的是,开放星团的白矮星并不符合这种关系。相反,这些老恒星的重量超过了它们应该的重量。其结果是建立了一个新的质量边界,在其两侧,围绕着碳如何从演化中的恒星中剥离出来,以及其自身质量如何受到影响,都有不同的行为。大于2个太阳质量的恒星会产生新的碳原子,这些碳原子被转移到表面,然后通过恒星风在宇宙中传播。然而,小于1.5个太阳质量的恒星则不会。

换句话说,1.5个太阳质量代表了恒星死亡后传播富含碳的灰烬的最小质量,由意大利帕多瓦大学的paolamarigo和加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授enricoramirez-ruiz领导的研究人员总结道。这些发现对地球生命所必需的元素--碳是如何以及何时由我们银河系的恒星产生的,最终被困在46亿年前太阳及其行星系统形成的原材料中,进行了严格的限制。

虽然这项研究清楚地解释了我们银河系的一些历史,但它也对更广阔的宇宙产生了影响。初始质量和最终质量之间的关系也是为超新星设定一个较低质量极限的原因,超新星是一次在很远的距离上看到的巨大爆炸,对于理解宇宙的本质是非常重要的,这项研究的合著者之一,华威大学解释道。

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