图说:武仙座内直径约5光年的行星状星云,它距离地球约7000光年。
一个包括物理与天文学院的阿尔伯特·齐杰斯特拉(Albert Zijlstra)教授在内的国际天文学团队,预测我们的太阳将变成一个行星状星云,也就是由星际气体和尘埃等组成的发光巨环。
在走到生命尽头的恒星中,有90%是以成为行星状星云为标志的;它也可以用来追溯恒星从红巨星退化到白矮星的转变。但是,多年来,科学家们不确定太阳是否会遵循同样的命运:它被认为质量太低,无法创造出一个可见的行星状星云。
为了弄清太阳可能的结局,这个团队开发了一个新的恒星数据模型来预测恒星的生命周期。可以用该模型来预测不同质量和年龄的恒星在死亡之时所产生的行星状星云球壳的亮度。这项研究发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)上。
齐杰斯特拉教授解释说:“当一颗恒星死亡时,它会把大量的气体和尘埃抛射入太空。这些组成了行星状星云球壳的物质,其质量可以达到恒星质量的一半。这会揭示恒星核心的状况,而在此时,恒星已经燃尽了它用于核聚变的燃料,最终会熄灭,继而走向死亡。
“此时,恒星炽热的核心会使得被射出的部分在10000年内明亮地闪耀。对于天文学来说,这是一段短暂的时间。而恒星核心的高温就是行星状星云可见的原因。有些行星状星云是非常明亮的,在数千万光年之外也能看到;而在同样的距离上,恒星本身的光芒却微弱得看不见。”
这个模型也解决了一个世纪以来困扰天文学家的另一个问题。
大约25年前,天文学家们发现,如果你观察另一个星系中的行星状星云,最明亮的星云总是具有同样的亮度。人们认为,通过最明亮的行星状星云的状态就可以知晓那个星系距离我们有多远。理论上,这个规律适用于任何类型的星系。
但是,尽管数据表明这个理论是正确的,但科学模型却指向了另一种可能性。齐杰斯特拉教授补充道:“老的、低质量的恒星应该比年轻的、更大的恒星形成更暗弱的行星状星云。在过去25年里,这成为天文学界的争议话题。数据表明,像太阳那样的低质量恒星可以获得明亮的行星状星云;模型却说这是不可能的,或者说,任何质量小于太阳质量两倍的恒星,产生的行星状星云都会暗弱而不可见。”
新的模型表明,在抛射出球壳后,恒星的加热速度比此前模型所估算的要快3倍。这使得低质量恒星(比如太阳)形成一个明亮的行星状星云要容易得多。研究小组也发现,在新的模型中,太阳的质量几乎是能够产生可见的行星状星云的下限,更小的恒星则会在死亡时显现出其他的样貌。
编译:苗若玖 审稿:Peter Wang
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