白矮星是一種主要由碳和氧構(gòu)成的天體,它們是中等質(zhì)量恒星消亡后殘留的致密核心,以“電子簡并壓”平衡自身的引力坍縮。
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在孤立狀態(tài)下,白矮星是穩(wěn)定的,它們只會慢慢冷卻,但如果白矮星能從外界獲取到足夠多的物質(zhì),使自身質(zhì)量超過“錢德拉塞卡極限”(約1.44倍太陽質(zhì)量),“電子簡并壓”就會失效。
在這種情況下,白矮星的溫度就會因?yàn)橐μs而迅速上升,當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí),就會點(diǎn)燃碳和氧的核聚變,由于在簡并態(tài)物質(zhì)中,熱量幾乎可以毫無阻礙地傳遞,因此一旦白矮星內(nèi)部某個(gè)區(qū)域的碳氧被點(diǎn)燃,局部產(chǎn)生的高溫會迅速擴(kuò)散,進(jìn)而造成其鄰近區(qū)域也發(fā)生核聚變。

隨著更多區(qū)域發(fā)生核聚變,白矮星整體溫度會不斷飆升,而核聚變對溫度又極為敏感,溫度越高,反應(yīng)速率會呈指數(shù)式增長,所以這種正反饋過程,就會在極短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致整顆白矮星發(fā)生極為猛烈的熱核爆炸。這種現(xiàn)象,就是所謂的“Ia型超新星”。
實(shí)際上,在天箭座方向,距離我們大約1萬光年的位置上,就有這樣一顆即將引爆的白矮星,堪稱是銀河系深處的定時(shí)炸彈。
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這顆白矮星的質(zhì)量與太陽相當(dāng),屬于一個(gè)被稱為“天箭座V”(V Sagittae)的雙星系統(tǒng),它的伴星是一顆主序星,估計(jì)質(zhì)量范圍在太陽的0.8至1倍之間。
觀測數(shù)據(jù)表明,“天箭座V”兩顆恒星距離非常近,它們圍繞共同質(zhì)心運(yùn)行的周期僅為大約12.3小時(shí),這使得伴星的外層物質(zhì)受到白矮星強(qiáng)大引力的潮汐作用,進(jìn)而導(dǎo)致伴星物質(zhì)不斷溢出,并通過一個(gè)稱為“洛希瓣”的引力臨界面,源源不斷地涌向白矮星。
該系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)移的速率被天文學(xué)家形容為“前所未見”的水平,由于吸積速率相當(dāng)快,大量的氫和氦(這是伴星外層的主要物質(zhì))已經(jīng)在白矮星周圍形成了一個(gè)巨大的吸積盤。
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看到這里,可能有人會問了,為什么是白矮星吸積伴星的物質(zhì),而不是反過來呢?
答案簡單來講就是,這是因?yàn)榘装堑拿芏确浅4螅ㄒ活w密度與太陽相當(dāng)?shù)陌装牵w積大概與地球差不多),其引力場束縛自身物質(zhì)的作用就相當(dāng)強(qiáng),與之相比,其伴星(主序星)的密度就小了太多,如此一來,當(dāng)兩者相互接近時(shí),物質(zhì)就總是會從低密度的伴星向高密度的白矮星轉(zhuǎn)移。
天文學(xué)家表示,當(dāng)兩個(gè)天體相互繞轉(zhuǎn)時(shí),會以引力波的形式向外輻射能量,這種能量的損失會導(dǎo)致軌道勢能下降,雙星的距離越近,繞轉(zhuǎn)越快,輻射的引力波越強(qiáng),進(jìn)而形成了一種不可逆轉(zhuǎn)的正反饋過程。
對于“天箭座V”而言,除了引力波效應(yīng),劇烈的物質(zhì)轉(zhuǎn)移也在不斷改變該系統(tǒng)的角動(dòng)量分布,這會加速軌道的收縮速度,而當(dāng)軌道收縮到一定程度時(shí),雙星將進(jìn)入“公共包層”階段,此時(shí)“公共包層”產(chǎn)生的摩擦力還將大量消耗它們軌道能量,導(dǎo)致雙星以更快的速度相互接近。

在此過程中,物質(zhì)轉(zhuǎn)移的速率將會指數(shù)級地增加,一旦白矮星的質(zhì)量超過“錢德拉塞卡極限”,就會發(fā)生猛烈的超新星爆發(fā)。
根據(jù)理論模型的推演,這顆白矮星將在本世紀(jì)60年代引爆,屆時(shí)它在天空中的視星等至少可以達(dá)到-7等,以至于在地球上將肉眼可見,成為全人類共同見證的宇宙奇觀。
當(dāng)然了,在天文學(xué)中,說這顆白矮星即將引爆一點(diǎn)都不夸張,但對于我們?nèi)祟悂碇v,這個(gè)時(shí)間還是有點(diǎn)漫長。
不過大家也不必太過失望,因?yàn)檫@顆白矮星的吸積盤規(guī)模大、密度高,其中的物質(zhì)會在高速碰撞和摩擦中不斷升溫,當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí),吸積盤里的氫就會發(fā)生熱失控的核聚變反應(yīng),進(jìn)而發(fā)生“新星爆發(fā)”。

根據(jù)天文學(xué)家的預(yù)測,這樣的爆發(fā)可能在未來的幾年里就會發(fā)生,到那個(gè)時(shí)候,這顆白矮星的亮度會暴增數(shù)十萬倍,如果觀測條件良好的話,地球上的我們也可以看到它在夜空中閃耀。
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