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天鹅座内两恒星五年后会合并 夜空中将多一颗“红新星”

2017-02-27  来源:天气网  【字体:  

导语:最近科学家经过精密的计算并预测:在2021年9月起到2022年9月间,也就到5年后银河系的天鹅座内将会有两颗恒星发生亲密接触,而且很有可能还会合并。星球合并如若面向地球发生爆炸很有可能会给地球带来巨大的灾难。但这次这两颗星球合并所放出的能量极小,对地球不会有任何影响。

红点代表了合并的双星系统位置

在我们的银河系内,有一个天鹅座,这两颗将要合并的恒星正处于天鹅座内。它们构成了一个被称为KIC 9832227的恒星双星系统,距离我们大约1800光年。

早在2015年1月,莫尔纳教授等人就在美国天文学会上发布过相关内容,将KIC 9832227认定为一个很有可能正在合并的双星系统。

他们分析了这一系统1999年-2014年间的数据,发现其周期在持续递减,递减趋势和天蝎座V1309爆发前的周期变化规律非常相似,而天蝎座 V1309内也曾发生过恒星合并事件。在2015-2016年间,莫尔纳教授等人利用进一步的观测数据,对他们之前的推断进行了验证,最终确认该系统终有一天将会合并。

不过,银河系中的恒星多达2000亿到4000亿颗,有接近1/3的恒星位于双星或者多星系统之内。双星系统内的两颗恒星合并貌似并非罕见之事。

(左):合并前的想象图;(右):合并前的数值模拟图

根据目前的光谱数据分析,即将合并的两颗恒星的质量都不超过0.4个太阳质量,属于我们所了解的最小质量的恒星类别。它们看起来呈红色,表面温度约为两三千摄氏度。从目前的观测情况来看,两颗恒星还未合并,它们的视亮度约为12星等,已经完全超出了人类肉眼所能够看到的最低极限值(6星等),所以我们只能够借助望远镜进行观测。(星等是用来衡量天体亮度的单位,星星亮度越高,星等数值就越低;我们在夜晚看到的最明亮的天狼星,大约为-1星等。)

这两颗恒星合并的整个过程将持续几个星期,相较于它们100亿年的寿命而言,这几周时间仿若一瞬。在这“一瞬间”内,它们的亮度将迅速增加10万倍,视亮度可达到2星等左右。看起来将和北极星的亮度差不多,比我们熟知的天狼星(-1星等)和织女星(0星等)稍微暗一些。

这一场双星合并的结局,就是我们的夜空中暂时多了一颗新的亮星,它的颜色依旧偏红,我们于是称之为“红新星”。这颗新星将存在至少100亿年,那我们为什么还要说“暂时”多了一颗新的亮星呢?因为它只会明亮数星期时间,之后就将黯淡下去,藏身于茫茫宇宙我们肉眼所不能及的黑暗之中。

如果要预估这一事件对于地球生命的影响,我们就需要知道合并过程释放的能量到底有多少,以及对于地球大气等是否会产生什么影响。

两个天体合并会产生爆发现象,同时释放大量能量,这一点毋庸置疑,但是释放出来能量的多少,取决于合并天体的致密程度。比如,两个中子星合并会产生所谓的伽马射线暴,将在约1-2秒内释放出千倍于超新星能量的巨大能量,并产生极强的伽马射线——天文学家们已经讨论过这类爆发对于地球的影响——如果这类天体在银河系内或银河系之外距离不太远的地方指向我们爆发,地球上的生命定将遭受灭顶之灾。

然而,我们不必担心这两颗小小的恒星合并对地球生命带来任何影响。相较于其它致密天体合并,这两颗恒星合并所释放出来的能量微乎其微,甚至比一些正常恒星所产生的能量还小,何况它们所产生的能量主要是在光学波段。我们还是安心观赏那颗美丽的红新星好。

可能的“红新星”麒麟座V838在爆发后演化图景,由哈勃望远镜观测了

从理论角度而言,天文学家始终相信,低质量的双星合并是诞生稍大质量恒星的摇篮之一。但是,真正的观测却只是在最近几十年当中取得了一些进展,这要归功于一些大型天文巡天项目的开展和计算机处理能力的提高。2006年,人类才真正确认了一次双星合并事件。利克天文台(Lick Observatory)超新星搜寻项目在距地球6000万光年的M85星系中发现了M85 OT2006-1的爆发,加州大学伯克利分校和加州理工的天文学家随后进行了详尽分析,发现这次爆发来源于两个低质量双星的合并,不同于之前其它所知道的新星爆发。但因此次爆发前的监测信息不足,所以,我们对于合并之前的双星系统十分缺乏了解。在这一年,天文学家们根据观测所得,为双星合并所形成的新星赋予了一个名字:“亮红新星”(luminous red novae)。

真正帮助天文学家解开“红新星”之谜的钥匙,藏在天蝎座V1309之中。之后的数据分析不仅仅确认了这是一个“红新星”系统(双星合并后的系统),还为我们提供了更为重要的信息,即这个双星系统在合并之前是如何随时间演化的。

正是在天蝎座V1309系统合并前的观测数据以及建模基础之上,莫尔纳教授等人对KIC 9832227的系统演化做出了判断,预测这两颗恒星“亲密接触”并最终合并,将发生在2021年9月-2022年9月间。

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