垂死的太陽恆星可以將自己射出太空

加州理工學院理論天文物理學家吉姆富勒的一個新模型表明，這種轉變可能比看起來更有序。他的計算表明，逃逸物質的不穩定爆發可以反覆將垂死的恆星推向不同的方向，在它完全形成白矮星之前將其踢動數千次。

混亂的噴發為垂死的恆星提供燃料

「在這個模型中，物質團以不對稱的方式從膨脹的恆星表面混亂地噴射出來，」富勒說。 “每次發生這種情況時，恆星都會受到相反方向的一點衝擊。正如牛頓所說，每一個動作都會產生相等且相反的反應。”

富勒在帕薩迪納舉行的美國天文學會第 248 屆會議上介紹了這項發現。該研究已提交給太平洋天文學會出版物。

根據富勒的計算，一顆接近白矮星階段的恆星可以在數十萬年的時間裡經歷大約10,000次小踢擊。每次推動都會使恆星每秒移動幾公尺。 「這對人類來說是一種緩慢的遊戲節奏，」他說。

數千次踢加起來

儘管逃逸的材料是在隨機方向上射擊的，但射擊並沒有完全抵消。隨著時間的推移，它們透過稱為隨機遊走的數學過程在一個方向上產生總體變化。

一個簡單的比較是反覆拋硬幣來決定是否向一側移動。即使每一步都是隨機的，你最終也會到達起點一段距離。富勒的模型表明，組合的踢力可以使垂死的恆星以每秒大約一公里的速度向隨機方向移動。

太空中的一些物體受到更強的推力。例如，當一顆大質量恆星爆炸為超新星時，爆炸會將恆星碎片高速拋向一個方向。天文學家長期以來一直懷疑白矮星也會被踢，但這個過程要溫和得多，因為這些恆星不會爆炸。

為什麼大質量雙星會分裂？

白矮星踢動的證據來自加州理工學院天文學助理教授 Kareem El-Badry 領導的研究。他發現，被稱為雙星的恆星對中的一個成為白矮星後，它們會變得非常分開。

新模型提供了一個可能的解釋。一公里的乾淨射擊可以在大約一秒鐘內擾亂一對束縛恆星的軌道，導致兩顆恆星分離。

「如果雙星的軌道速度低於發射速度，那麼巨大的雙星將擺脫重力，」富勒解釋道。

富勒利用埃爾-巴德里的觀測結果以及對老紅巨星內部對流的電腦模擬開發了該模型。這些模擬表明，在表面附近混合的材料可以以不規則的方式逸出，而不是以平滑、平衡的方式流動。

該模型是第一個將許多隨機定向的發射事件與白矮星經歷的運動直接聯繫起來的模型。

「我很高興看到一個物理模型可以解釋這一觀察結果，這讓我困惑了好幾年，」埃爾-巴德里說。

踢星可能會導致碰撞

該模型還做出了新的預測。在一些雙星系統中，對垂死的紅巨星的反覆撞擊可以改變它的軌道，足以使其撞上它的同伴。這種碰撞可能會引起爆炸。

天文學家最終可能能夠尋找這些劇烈恆星合併的跡象，從而提供一種方法來測試富勒的模型是否準確地描述了類太陽恆星的最終階段。

這項名為「白矮星透過紅巨星的偶發性物質拋射而踢」的研究由加州理工學院資助。