褐矮星有望形成新恆星,褐矮星的夢想是成為一顆恆星,它這輩子還能實現嗎?

時間 2022-02-24 05:15:09

1樓:大鯊魚知道

褐矮星本身是亞恆星。本身質量不夠,如果質量,氣體等元素都完全滿足,應該不用撞就差不多了。

說的有點逆生長的意思。

褐矮星也好,黑矮星也好,紅矮星也好,感覺應該還是在整體星雲的質量平衡下,依然是只有重量的恆星吧。

我覺得相撞後,融為一體,有可能成為新的恆星,周圍平衡也會被迅速打破,

可能會吸引更多的安靜的亞恆星撞在一起,重組空間,有一部分成為衛星

2樓:浙江衛視

是類恆星天體的一種,它們被稱為「失敗的恆星」(failed star),與一般恆星不同,

由於質量不足,不能像正常恆星那樣通過氫

維持光度,無法成為

。但它們的內部及表面均呈對流狀態,不同的

並不會在內部分層存在。低質量恆星的觀測和研究是是恆星領域研究熱點之一,

是其中最主要的一族,它們不屬

星,也不屬於行星,而是介於兩者之間的天體。因此算是失敗的恆星,要麼質量不足,要麼

合物不足,點燃不了內部的氫,這樣無法發光,就無法成為恆星。確實失敗的。

希望能幫到你!

3樓:匿名使用者

這有可能哦,只要相撞的動能不是太大,使得兩顆恆星因為重力合二為一,就有可能形成恆星。

4樓:手機使用者

自手機知道 | 分類:天文學 |

作為競爭的失敗者,褐矮星還有機會成為真正的恆星嗎

5樓:匿名使用者

距離地球最近的褐矮星雙星系統luhman 16。janella williams

宇宙中有數不清的恆星,與此同時也有數不清的褐矮星。它們是恆星地位爭奪賽中的loser,由於沒有得到足夠多的物質,而失去了通過氫的聚變把質量轉化成能量的機會。

星雲物質的大部分其實並沒有機會變成恆星,而是成為了小塊的氣體雲、小行星、類地行星、氣體巨行星和褐矮星。褐矮星內部其實也不是死寂的,而是會發生稀有同位素核聚變,但產出的能量很少,沒有辦法讓它成為一顆奪目的明星。

恆星核心核聚變的觸發需要很多條件,比如溫度。要讓氫聚變成氦,溫度至少需要400萬k。孕育恆星的星雲溫度卻很低,幾乎只有幾十k。

引力使得氣體雲收縮,分子運動速度加快,溫度逐漸公升高。分子密度變大後,熱量就會被圈禁在氣體內部。

獵戶座,擁有大片的分子雲和從中誕生的恆星。rogelio bernal andreo

如果物質聚集量很大,那麼內部溫度就有機會突破100萬k。這個溫度雖還不足以讓氫聚變成氦,但會觸發一種非常特殊的聚變反應——氘聚變。氘是氫的稀有同位素,約佔宇宙氫總量的0.

002%。氘的原子核比氫多乙個中子。在此溫度下,氘核能夠和質子——也就是氫核——發生聚變,聚變的產物是氦3——一種不常見的氦同位素。

聚變必然會釋放出能量。雖然沒有恆星聚變釋放得那麼多,卻足以支撐起物質團塊內部,使其不致繼續收縮,進而避免了核心溫度過早突破400萬k的大關。許多大質量恆星就是這樣形成的——它們在這種情形下獲得了充分的時間,攫取了更多的物質。

之所以說400萬k是個坎,是因為一旦氫核發生聚變,釋放出的巨大能量會阻止物質繼續積累。沒有氘聚變,也就沒有大質量恆星;沒有氘聚變,宇宙中最大的恆星質量最多不會超過太陽的3倍。而事實上,質量達到太陽幾百倍的巨星比比皆是。

要成為一顆恆星,要使其內部溫度達到400萬k,那麼其質量最少需要達到太陽的7%左右。而成為一顆褐矮星,則無需那麼多。

luhman 16是一對由褐矮星組成的雙星。nasa

正如宇宙中存在著大量的雙星一樣,宇宙中也存在著大量以雙星方式存在的褐矮星。距離地球最近的褐矮星luhman 16就是一對雙星。它們兩個之間的距離大約是地球和太陽間距離的三倍左右,而它們的質量加起來絕對超過太陽的7%。

也就是說,如果它們合併,那麼就會變成一顆真正的恆星。實際上,任何褐矮星只要獲得額外的物質,使其質量突破氫聚變的下限,那麼它就會變成恆星。

雙星的合併通常需要外因的促成,而這樣的機會是有限的。穩定的雙星雖然會因引力而發生軌道衰減,但如果因此而發生合併,卻要經歷極為漫長的過程,遠遠超出於宇宙當前的年齡。除了極端個例,按照概率來看,每10^18年中——相當於當前宇宙年齡的1億倍——才有1%的褐矮星有此幸運。

但事實上,這個概率可能會高一點。天體雖然是有限的,但其勢力範圍卻要大得多。比如地球是乙個有限的圓球,但當太陽耀斑橫掃地球軌道時,地球的外層大氣分子卻可以在背朝太陽的方向伸展出幾百萬公里。

最近的觀測結果表明,褐矮星也有類似於耀斑的輻射爆發現象。因此正如低軌道上的人造衛星最終會墜落一樣,在星際氣體中穿行的褐矮星軌道也會因受到阻力而加速衰減,褐矮星之間會加速靠近。假如兩顆褐矮星之間的距離相當於水星和太陽,那麼這種效應就會更加明顯。

組成luhman 16雙星的兩顆褐矮星在不同時間點上所處的位置。esa

褐矮星核心中的氘一旦燃盡,它就會逐漸冷卻。但是即便如此,一旦它們之間發生合併,撞擊產生的能量仍會產生足夠高的溫度和壓力,使其核心再次燃燒。它們合併後很可能會產生一顆質量極小、壽命極長的紅矮星。

這類紅矮星的壽命可以超過10萬億年。褐矮星一旦被點燃,那麼它很可能會在遙遠的未來,成為星系中唯一一種仍在發光的恆星。

這類由褐矮星點燃製造出來的紅矮星極為有趣。它核心中的氫會通過聚變變成氦4,而它的核心物質會通過對流與外層發生交換。因此氫燃料的利用十分高效,幾乎可以達到100%。

最終,這類紅矮星的成份會變成純粹的氦4。由於質量太小,氦4無法被再次點燃,因此它的遺骸會慢慢收縮,變成一種當前宇宙中可能尚不存在的天體——氦白矮星。

不過宇宙中的大部分褐矮星是沒有機會絕地反擊,成為一顆真正的恆星的,因為褐矮星的合併概率實在太小了。但是那些極少數的幸運者,卻有機會成為一盞能夠照亮末日黑暗的明燈。

褐矮星的夢想是成為一顆恆星,它這輩子還能實現嗎?

6樓:李論科學

「光明可以戰勝黑暗,黑暗還是無法征服光明。」——唐納德·l·希克斯

在白天,地球上的萬物有太陽的滋養;在夜晚,天空也並非一片黑暗,而是掛滿了繁星。在宇宙中,無論我們朝哪個方向看,最終都會看到一絲光明。但是宇宙中的恆星最終都會熄滅,只會留下不發出任何可見光的黑矮星(宇宙目前不存在)。

雖然黑暗最終會佔據上風,但這至少需要數萬億年的時間。

但是問題又來了:我們知道宇宙中還存在「失敗的恆星」褐矮星,它們也有雙星系統,例如:距離我們大約6光年的luhman 16,就是乙個雙褐矮星系統,如果在未來雙褐矮星的軌道發生衰減合併,會不會形成一顆紅矮星?

如果是這樣的話,宇宙在未來仍然會有恆星。

未來我們能看到的恆星和星系會越來越少

今天,我們利用現有最好的裝置去觀察宇宙,很容易會得出這樣的結論,宇宙中的「物質」貌似是無限的。因為我們看得越久、看的越遠,就會看到越來越多的星系!

無論我們看向天空的任何方向:

在銀河系的中心,

在星雲或星團的中心,

在我們的銀河系之外,

或者即使在乙個看起來完全空曠的空白區域,

我們都會發現大量的發光物體。當然,這些發光物體中要麼是單個恆星、要麼是恆星的集合、要麼是星系或星系團。

但是,儘管我們星系中大約有4000億顆恆星,可觀測宇宙中至少有2000億個星系(這是個下限值),但在未來我們所能看到的星光會越來越少,而不是越來越多。

為什麼會這樣呢?其有兩個原因,乙個影響著最遠的光源,另乙個影響著最近的光源。

宇宙由暗能量主導。

我們已經通過三條獨立、互不相干的測量方式(宇宙微波背景線、遙遠的ia型超新星和重子聲學振盪)確定物質不是我們宇宙中能量的主要形式。相反,組成我們的普通物質和大約五倍於我們的暗物質只佔目前總能量的三分之一,其他三分之二是一種新形式的能量,也就是空間本身固有的暗能量。

大約60億年前,當暗能量主導宇宙膨脹時,距離我們遙遠的星系開始以比以前更快的速度遠離我們。隨著時間的推移,這些星系離我們越來越遠,它們今天發出的光在未來的任何時刻都無法到達我們,這是因為在暗能量的作用下空間呈指數級的快速膨脹。

就目前的情況來看,在大約1000億到1500億年後,我們所在的星系群(仙女座星系、銀河系、三角座星系、麥哲倫星雲以及大約40到50個其他矮星系)將會在很長一段時間內融合成乙個巨大的橢圓星系。由於暗能量的存在,所有其他的外星系都將加速遠離我們,以至於我們再也看不到任何外星系。但在我們的新家園,「銀河仙女巨型橢圓星系」(milkdromeda)中,我們仍然擁有大量的恆星。

但這些恆星只會存在有限的時間,因為…

宇宙正在緩慢的消耗恆星的燃料。

現在宇宙中恆星的形成率比以往任何時候都要低:只有數十億年前峰值的3%。當銀河系和仙女座星系合併時,會發生乙個恆星形成爆發期(稱為星爆星系),但在這之後,恆星形成的速度會急劇下降。

大多數質量較大的恆星將變成超新星,而質量較小、類似太陽的恆星將在行星狀星雲中吹散外層,而它們的核心則收縮形成白矮星。隨著時間的推移,這些超新星和行星狀星雲會釋放出大量未燃盡的燃料(氫和氦),因此,新的恆星將能夠在數萬億年的時間裡繼續形成。然而,恆星的形成速度應該會繼續下降,因此從現在開始的數萬億年後,從氣體雲中形成哪怕是一顆恆星都將是極其罕見的事件。

宇宙中還有大量的「失敗恆星」

有一點我們需要考慮:質量最小的恆星其壽命最長。真正的恆星與「失敗的恆星」(或褐矮星)之間的分界線在於,它的核心是否能將氫聚變為氦,這需要核心溫度至少在400萬攝氏度左右。

其質量需要大約7.5- 8%的太陽質量,這就代表了褐矮星和紅矮星之間的那條線分界線。最低質量的紅矮星消耗完自身的燃料需要約20萬億年的時間,壽命比任何其他恆星都要長,就算現在的宇宙年齡在其面前也只能望其項背。

此外,紅矮星有最簡單的命運:紅矮星不是死於災難性的超新星,也不是在行星狀星雲中吹散其外層,而是可以將它們100%的氫轉化為氦,最終收縮形成氦白矮星。

宇宙中種類最多的恆星是m類恆星,或者說紅矮星,大約每4顆恆星中就有3顆屬於這一類。考慮到這一點,再加上所有的類太陽恆星將會變成紅巨星,脫離外層,變成碳氧白矮星,我們可能會認為,在大約100萬億(10^14)年後,將只剩下白矮星散布在宇宙空間中。

這些白矮星會在大約1 - 10千萬億(10^15或10^16)年內保持「白色」,直到冷卻到(通過凱爾文-亥姆霍茲機制)不再發出任何波段的光線,變成黑矮星。這時我們可能會想,這大概就是我們在宇宙中能看到任何光線最後的時間。剩下的就是一片黑暗。

但是近些年我們通過wise的紅外線調查,發現宇宙中除了我們所知道的所有恆星型別外,還有大量的介於氣態巨行星和質量最小恆星之間的「失敗恆星」。如果我們觀察離地球最近的恆星系統,就會發現乙個褐矮星雙星系統!就像兩顆紅色的低質量恆星可以合併成一顆更藍、質量更高的恆星一樣,兩顆低於燃燒氫質量閾值的褐矮星也可以合併成一顆真正的恆星!

兩個褐矮星組成了luhman 16

那麼最大的問題是,它們何時會合併以及還有其他哪些因素可能會改變它們的命運?

由於引力輻射驅動軌道衰變,luhman 16的褐矮星將需要大約10^60到10^150年的時間螺旋進入彼此並發生合併。據估計,這兩個天體的質量約為太陽質量的4%,因此,當它們合併時就會形成一顆真正的恆星。

但是還有另外兩件事可能會使得這個特殊系統的命運發生變化。

恆星逃離

如果這兩顆恆星處於完全孤立的狀態,它們最終結果只會螺旋地相互靠近並且合併。但恆星大部分時間都生活在乙個由一萬億顆(或更多)恆星和恆星屍體組成的星系中。有些時候,一顆恆星會非常頻繁地從這些褐矮星的其中一顆(或兩顆)的旁邊經過,而每一次的擦肩而過都有機會與其中一顆褐矮星更緊密地結合在一起,並把另外乙個褐矮星從系統中踢出去!

使得恆星發生逃離,這就是速逃星。

當然,這種情況十分罕見,但只要有足夠的時間,即使不可能的事情也會發生。像這樣的事件平均發生的時間尺度大約為10^18年。

天體可以碰撞,產生壯觀的結果!

根據碰撞的情況,可能會發生以下幾種情況:如果兩顆中子星相撞,就會產生黑洞和伽馬射線暴。如果兩顆重(碳氧)白矮星相撞,就會產生ia型超新星。

如果兩顆輕(氦)白矮星相撞,它們將點燃氦聚變,產生一顆紅巨星。如果兩個褐矮星相撞,它們要麼產生乙個更大質量的褐矮星,要麼產生乙個新的m級紅矮星。這樣的事件平均事件尺度為10^21年。

所以,除非兩顆褐矮星軌道非常接近(從尺度上看,小於水星到太陽的軌道)才能避免另一顆發生逃逸,否則即使是在遙遠的未來,兩顆褐矮星也不會發生合併。

但只要褐矮星沒有被驅逐出去,就有可能與其他天體相撞。考慮到宇宙中既會有氦白矮星碰撞和合併,也會有大量褐矮星碰撞和合併的時間尺度為10^21年,我們有理由假設,即使在最後的恆星燃燒殆盡之後,我們也會在遙遠的未來看到偶爾出現的、罕見的新恆星。

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