揭开恒星“返老还童”之谜

作者: 王晨

来源: 公众号:赛先生

发布日期: 2023-06-04 11:54:43

本文探讨了恒星在双星系统中的形成及其演化过程,特别是通过并合过程产生的“返老还童”现象。文章详细介绍了赫罗图在研究恒星结构和演化中的作用,以及恒星星团在揭示恒星复杂结构中的重要性。

恒星拥有着如同人类一样璀璨而浪漫的一生,它们常常以群居的方式出现,并且会在相互交流的过程中焕发出新的活力,展现出“返老还童”的奇特现象。该研究指出,绝大部分恒星诞生在双星系统中,且具有较高的自转速度。与此同时,大约10%-30%的这样的双星系统在其形成的极早期经历并合过程,产生低转速的,看起来更加明亮,更加年轻的新恒星。

研究恒星的重要工具——赫罗图。赫罗图自一百多年前由两个天文学家埃希纳·赫茨普龙和亨利·诺利斯·罗素提出以来,始终是研究恒星结构和演化的最重要的工具之一。在赫罗图上,恒星按照温度和光度进行排列。处于不同演化阶段的恒星在赫罗图上占据不同的位置,例如,所有的主序星都分布在一条狭长的主序带上。我们的太阳目前也正处在主序阶段。主序之后的演化阶段包括巨星阶段,白矮星阶段等等。

研究恒星的重要场所:恒星星团。恒星星团是由自引力束缚住的一群恒星,他们是星系的基本组成单位。恒星星团对于研究恒星的结构和演化至关重要,这是因为一个星团中的所有恒星都诞生于同一时刻,具有相同的年龄和相同的初始化学元素丰度,但却因为大质量恒星比小质量恒星演化快而处在不同的演化阶段。

恒星星团的复杂结构。最近十几年高分辨率的哈勃空间望远镜的观测向我们揭示了年轻恒星星团里主序星在赫罗图上其实有着更为复杂的分布的事实。从图3可以看出,星团的主序带分成了红蓝两条,其中红主序带包含了大部分的恒星,蓝主序带只包含了约10%-30%的恒星。恒星在赫罗图上的位置越靠近左上方,代表恒星的表征年龄越小,因此蓝主序星也看上去比红主序星要更加年轻。

恒星返老还童之谜:并合假说。笔者团队提出恒星星团中低转速的看起来更年轻的蓝主序星起源于两颗红主序星的并合。该理论认为,恒星在诞生伊始具有较高的自转速度,这些恒星组成了红主序带。与此同时,大约10%-30%这样的红主序星经由并合过程演化成自转速度较低的蓝主序星。

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