恆星碰撞 指兩顆恆星 通過重力作用合併成一個較大天體的過程[ 1] 。天文學家們估計,銀河系 內的球狀星團 每一萬年可能發生一次這樣的事件。[ 2] 科學家直到最近才有足夠的技術觀察恆星的合併。[ 3] 稠密的星團可以因中介質量黑洞 所引發的「失控恆星碰撞」,於短時間內發生一系列的恆星碰撞。
[ 4]
天文學的複雜的天體
宇宙 中的任何恆星,無論核融合 反應是否仍在進行中,都有可能發生恆星碰撞,這包括白矮星 、中子星 、黑洞 、主序星 、巨星 和超巨星 等等。不同型態的恆星碰撞或合併,結果會形成不同類型、質量、溫度和半徑的恆星[ 2] 。
恆星碰撞或合併的類型
Ia型超新星
白矮星是低質量恆星的殘骸,如果它與其他的恆星結合成聯星系統,它們可能會形成稱為Ia超新星 的劇烈恆星爆炸。白矮星可能會吸引主序星 或紅巨星 伴星的物質,形成吸積盤 。當兩顆白矮星的軌道彼此非常靠近時[ 5] ,其軌道能量會以重力波 的形式輻射出來,導致雙方向內螺旋運動。 當它們最後結合在一起時,如果質量接近或超過錢德拉塞卡極限 ,那麼
碳燃燒 就會開始進行,使溫度劇增。由於白矮星是簡併物質,在熱壓力 和恆星質量之間沒有安全的平衡。因此,失控的融合反應 在合併後的恆星內部快速地傳播和加熱,造成超新星 爆炸。[ 5] 在幾秒鐘內,白矮星所有的物質都被拋入太空內。[ 6]
中子星碰撞
錄影片顯示兩顆中子星的碰撞。
中子星的碰撞會發生類似Ia超新星的事件。當兩顆中子星 的軌道彼此密切時,它們會隨著時間螺旋向內推移。當這兩顆中子星相遇,它們的碰撞會形成黑洞 (假設它們的質量超過托爾曼﹣歐本海默﹣沃爾科夫極限 )。這會在1到2毫秒的短時間內創造出強磁場,其強度為地球磁場 的數萬億倍。天文學家認為這類事件就是某種類型的伽瑪射線暴 。[ 7] 哈伯太空望遠鏡拍攝的影像顯示金 的產生,以及許多其它更重的金屬,都是來自劇烈的中子星碰撞。對宇宙中所有金含量的統計指出,估計這樣的碰撞每1萬至10萬年會發生一次。[ 8]
發現
各個時代的天文學家都有提出恆星碰撞的理論,但這要等到新技術的發展之後,才可以得到証明。在1764年,查爾斯·梅西耶 發現了現在稱為M30 的星團。20世紀的天文學家估計,這個星團已經存在130億年。[ 9] 後來,哈伯太空望遠鏡 能夠解析出M30中的一顆恆星。經由這種新技術,天文學家發現了一些稱為藍掉隊星 的恆星,比星團內的其它恆星都明顯更年輕。[ 9] 天文學家假設這些恆星可能是經由「碰撞」或是「合併」形成的,所以它們有比周圍的其它同伴更多的燃料,可以繼續進行核融合反應。[ 9]
恆星碰撞與太陽系
雖然恆星碰撞可能在銀河系的某些地區頻繁發生,但是在太陽所處的環境附近發生的可能性則非常低。根據計算,在太陽附近的恆星碰撞率是10兆兆年一次。[ 10] 另一恒星與太陽近距離接觸的可能性非常低,其估算公式如下:
N ~ 4.2 · D 2 Myr−1
當中N 表示每百萬年接近太陽至太陽半徑D 之內的恆星,單位為秒差距 。[ 11] 地球的平均軌道半徑是1天文單位 ,相當於4.82 × 10−6 秒差距 ,可以做為比較。
儘管太陽不會直接發生這樣的事件,但是另一恒星達到100光年 距離之內,仍有可能導致地球的毀滅。[ 10] 不過,這依然是不太可能的,因為沒有如此接近太陽的恆星集團。
參考資料
^ Fred Lawrence Whipple, Supernovae and stellar collisions, 1939
^ 2.0 2.1 Chang, Kenneth."Two Stars Collide; A New Star is Born." (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ), New York Times ,New York, 13 June 2000.Retrieved on 14 November 2010.
^ Tylenda, R.; Hajduk, M.; Kamiński, T. et al. . V1309 Scorpii: merger of a contact binary . Astronomy and Astrophysics . 2011-03-11, 528 (April 2011): A114 [2012-09-26 ] . Bibcode:2011A&A...528A.114T . arXiv:1012.0163 . doi:10.1051/0004-6361/201016221 . (原始内容存档 于2019-12-15).
^ A Black Hole in Orion? . Sky & Telescope . 2012-09-26 [2012-10-06 ] . (原始内容 存档于2012-10-08).
^ 5.0 5.1 González Hernández, J. I.; Ruiz-Lapuente, P.; Tabernero, H. M.; Montes, D.; Canal, R.; Méndez, J.; Bedin, L. R. No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006 . Nature . 2012-09-26, 489 (7417): 533–536 [2012-09-26 ] . Bibcode:2012Natur.489..533G . arXiv:1210.1948 . doi:10.1038/nature11447 .
^ Freedman, Roger A., Robert M. Geller, William J. Kaufmann III(2009). The Universe 9th Edition ,p.543-545. W.H. Freeman and Company, New York. ISBN 1-4292-3153-X
^ Rosswog, Stephan, "Radioactive glow as a smoking gun ", Nature, USA, 29 August 2013, Retrieved on 11 September 2013.
^ Writers, Staff."Neutron Star Collisions Produce Super-Powerful Magnetic Fields" (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ), Space Daily , UK, 30 March 2006, Retrieved on 15 November 2010.
^ 9.0 9.1 9.2 "Stellar Collisions and vampirism give blue stragglers stars a "cosmic facelift", Asia, 29 December 2009
^ 10.0 10.1 存档副本 . [2014-01-15 ] . (原始内容存档 于2004-04-19).
^ Garcia-Sanchez, J.; et al, Perturbation of the Oort Cloud by Close Stellar Approaches, Asteroid and Comet Dynamics, Tatrauska Lomnica, Slovak Republic, August 24, 1998,
外部連結