宇宙墓地中心的死星预言了太阳的命运

何一方88

疏散星团Messier 37中有一个宇宙墓地和一颗死星。(图片来源:K. Werner等人)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家第一次研究了一颗死星，这颗死星位于一个宇宙墓地的中心，这个宇宙墓地由年龄相似的恒星体组成。

恒星残骸，一颗白矮星，位于恒星残骸、气体和尘埃云的中心，天文学家称之为行星状星云。它位于疏散星团Messier 37中，距离地球约4500光年。研究这颗白矮星及其周围环境不仅可以揭示它是如何死亡的，就像检查宇宙犯罪现场一样，而且还可以让天文学家一瞥我们的太阳系在大约50亿年后会是什么样子。

这是因为，当太阳耗尽其内在核聚变过程的燃料时，它将膨胀成一颗红巨星。它膨胀的外层将吞噬包括地球在内的内行星。然后，随着恒星物质外壳的扩散和冷却，太阳将成为一个行星状星云——这与行星毫无关系——其核心将变成一颗褪色的白矮星。

蝴蝶形状的梅西耶37是一个疏散星团；内部的恒星被认为是大约在同一时间从同一个巨大而稠密的气体和尘埃云中诞生的。这意味着，通过研究这个星团中的死星，科学家可以更好地了解相同年龄(但质量不同)的恒星如何演化和死亡。

这样，疏散星团就成了检验恒星演化理论的完美宇宙实验室。

大质量恒星活得快，死得早

到目前为止，天文学家只发现了三个包含行星状星云的疏散星团，而埋藏在这些恒星墓地中心的白矮星从未被研究过。在此之前，那是。

“星团中的恒星年龄都一样；这对天体物理学有着特殊的意义，”研究小组组长、图宾根大学教授克劳斯·沃纳在一份声明中说。“恒星质量越大，通过将氢融合成氦来消耗核燃料的速度就越快。所以它的寿命更短，进化成白矮星的速度也更快。”

恒星过程中尚未完全了解的部分是恒星在进入白矮星阶段之前的质量损失率，恒星出生质量和死亡质量之间的关系称为“初始-最终质量关系”。换句话说，白矮星的质量可以直接与创造它的恒星的质量联系起来。像我们的太阳这样的恒星在演化成白矮星时，质量会减少不到一半。“八倍于太阳质量的恒星失去了大约80%的质量，”沃纳解释说来自非常年轻的白矮星的数据特别有价值，因为它们是行星状星云的中心恒星。"

沃纳补充说，以前没有研究过行星状星云的死亡中心恒星，因为它们都非常遥远，而且作为白矮星，也非常暗淡。该团队通过在梅西耶37的宇宙墓地上训练地球上最大的望远镜之一——加那利群岛拉帕尔马岛上的加那利大望远镜——来纠正这一问题。

然后，他们评估了白矮星的光输出，并确定它目前的质量约为太阳的85%。这表明恒星死亡后留下的恒星残骸的质量相当于太阳的2.8倍。根据沃纳的说法，这也意味着恒星在其一生中损失了70%的物质。



疏散星团Messier 37中的行星状星云及其中心白矮星的特写。(图片来源:K. Werner等人)

此外，该小组能够确定梅西耶37中白矮星的化学成分，发现它的表面奇怪地缺乏氢。这表明它在过去参与了某种形式的暴力事件，如核聚变的短暂爆发——白矮星从双星伴星剥离物质并将其拉近时可能会经历这种情况。

更好地理解初始-最终质量关系对于解码一颗恒星的寿命以及它的最终阶段是白矮星、中子星还是黑洞至关重要。这种关系还可以帮助确定一颗垂死挣扎的恒星是否会引发超新星，从而将它一生中形成的所有物质扩散到宇宙中。这些材料将成为下一代恒星的基础。

“新一代的恒星是由喷出的物质形成的，富含作为核反应产物的重元素，”沃纳总结道。"这就是星系的化学进化——以及最终整个宇宙——所依赖的东西."

该团队的研究发表在10月11日的《天文学和天体物理学》杂志上。