白矮星研究揭示了对宇宙中碳起源的新见解

白矮星研究揭示了对宇宙中碳起源的新见解
2020年07月08日 10:22 cnBeta

原标题:白矮星研究揭示了对宇宙中碳起源的新见解 来源:cnBeta.COM

据外媒报道,一个新的理论可以解释关于银河系和其他星系如何创建的最大谜团之一,探索白矮星在创造宇宙的构件中所扮演的角色。碳不仅是星系形成的工具,也是生命的工具,然而它在银河系中的起源仍不清楚。碳原子是由恒星产生的,是氦气进行聚变过程的产物。但它究竟是如何从那里进入星系的,一直存在争议。

一种可能性是低质量恒星可能被恒星风磨损,在它们成熟为白矮星时失去了碳的包裹。稠密的恒星在数十亿年的时间里逐渐坍塌,它们在最终死亡时,最终会在其他元素中排出碳。不过另一种理论认为,更大的恒星发生了爆炸,由此产生的超新星传播了碳,进而形成了地球所在的银河系。

回溯时间显然不是天文学家能够做到的,但通过分析银河系中开放星团中发现的白矮星,他们有了更好的想法。天文学家利用凯克天文台在2018年对这种星团进行了观测--由几千颗恒星组成,年龄大致相同,并通过相互引力吸引而保持不变。重要的是,这些星团中的恒星都来自同一个分子云。通过测量白矮星的质量,天文学家能够得出它们出生时的质量。因为这种进步是天体物理学中的一个已知量,即所谓的初始-最终质量关系。

但没想到的是,开放星团的白矮星并不符合这种关系。相反,这些老恒星的重量超过了它们 "应该 "的重量。其结果是建立了一个新的质量边界,在其两侧,围绕着碳如何从演化中的恒星中剥离出来,以及其自身质量如何受到影响,都有不同的行为。大于2个太阳质量的恒星会产生新的碳原子,这些碳原子被转移到表面,然后通过恒星风在宇宙中传播。然而,小于1.5个太阳质量的恒星则不会。

“换句话说,1.5个太阳质量代表了恒星死亡后传播富含碳的灰烬的最小质量,”由意大利帕多瓦大学的Paola Marigo和加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授Enrico Ramirez-Ruiz领导的研究人员总结道。“这些发现对地球生命所必需的元素--碳是如何以及何时由我们银河系的恒星产生的,最终被困在46亿年前太阳及其行星系统形成的原材料中,进行了严格的限制。”

虽然这项研究清楚地解释了我们自己银河系的一些历史,但对更广阔的宇宙也有影响。“初始质量与最终质量的关系也是为超新星设定质量下限的原因,超新星是在大距离看到的巨大爆炸,对理解宇宙的本质真的很重要,”研究报告的共同作者、华威大学的Pier-Emmanuel Tremblay解释说。

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