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1 # 火星一號
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2 # 紅色天空001
天狼星,大犬座α是夜空中最亮的恆星,在德國天文學家貝賽爾之前人們一直認為他是一顆單獨的恆星。1844年貝賽爾透過觀測推斷天狼星是一個雙星系統,1862年美國天文學家克拉克率先發現了這顆伴星天狼β。天狼星是藍色主序星(藍矮星),伴星是一顆和太陽質量接近的白矮星。兩者環繞它們共同的質心旋轉一週期為50年。天狼星主星亮度是伴星的一萬多倍,相互距離非常近,大部分望遠鏡都分辨不出來,天文學家用分光法得到光譜,將它們分辨出來,這是分光雙星,其他望遠鏡能分辨出來的叫目視雙星。白矮星透過撕扯吸收伴星的物質與能量而爆發,形成宇宙中異常明亮的星體——la型超新星。由於宇宙中不存在大質量白矮星(因為錢德拉塞卡極限1.4倍太陽質量限制大質量恆星的塌縮),因此可確定白矮星位於雙星系統中並從伴星捕獲物質以達到錢德拉塞卡質量。據1980年資料,高能天文臺2號衛星分別測得主星和伴星的0.15~3.0千電子伏波段X射線,得知伴星的X射線比主星強得多。表明伴星正在逐漸吸積主星物質。不過白矮星質量增加到足夠超新星爆發並不容易。因為,一方面白矮星“捕食獵物”,物質在其表面積累。如果物質堆積的太厚,就會變得不穩定,發生新星爆發。這些受控的微小爆炸會將積累的部分物質拋射向宇宙空間。關鍵的問題是,白矮星能否在向外噴發物質時還能“增肥”。如果從伴星吞噬的物質能夠留在白矮星表面,最終它會變得足夠重,因而發生超新星爆發。所以天狼β能否演變成la型超新星現在無法確定,小規模爆發一下是可能的。
在宇宙中,超新星的形成方式主要可以分為兩類,一類是大質量恆星的核心坍縮直接造成超新星爆發;還有一類是白矮星從伴星那裡吸積物質,使質量達到錢德拉塞卡極限(1.44倍太陽質量),從而引發超新星爆發,它們就是Ia型超新星。
天狼星是一個雙星系統,其中主星天狼星A是一顆主序星,質量約為太陽的2.06倍;伴星天狼星B是一顆白矮星,質量約為太陽的1.02倍。如果天狼星B想要演變為超新星,它的質量就必須要再增加41.2%。由於天狼星是一個分離型雙星,兩顆恆星相距一定的距離,那麼,天狼星B是否能吸積足夠多的物質呢?
這裡我們需要了解一下洛希瓣的概念。隨著恆星的演化,恆星的體積將會變得越來越大。在一個雙星系統中,當一顆恆星的外層膨脹到某一位置時,伴星對主星表面物質的引力作用要強於主星,導致主星物質逐漸轉移到伴星上,這一位置就被稱作洛希瓣。由於天狼星A和B的質量之比大約為2,那麼,可以透過下式來計算出天狼星A的洛希瓣:
其中r1表示天狼星A的洛希瓣,M1和M2分別是天狼星A和B的質量,A是天狼星A和B的距離。
由於天狼星B的軌道半長軸為19.93天文單位,偏心率為0.5914,那麼,這兩顆恆星相距最近時約為8.14天文單位。代入上式,可以計算出天狼星A的洛希瓣為3.59天文單位。而對於天狼星這樣質量的恆星,它的半徑最終只會膨脹到2.4天文單位左右,小於洛希瓣,所以天狼星B不會吸積足夠多的物質而爆發成Ia型超新星。
另一方面,即便考慮到天狼星A膨脹成紅巨星之後,將會由於強烈的恆星風而失去巨大的質量——大約為1.4倍太陽質量,但考慮到兩者的距離,也只有少量的物質會被天狼星B吸積,所以這顆白矮星很可能達不到極限質量。