白矮星是什么?白矮星对生命的存在有什么影响?
几乎所有关于生命的讨论都是基于碳的,每当科学家找到一颗系外行星,都要通过光谱分析它有没有碳元素,并根据液态水是否存在来推测生命的可能性。我们无法得知其他生命形式是怎样的,但根据我们在地球上的经验,生命需要极其复杂的化学物质,而大量的碳是唯一的选择。
在恒星的核心中,它们发生了核聚变,产生了比氢还重的元素,而这些是构成行星、海洋和人类的必要成分。追踪银河系中个别元素的起源一直是一个挑战,但一项对白矮星的新分析显示,它们可能是碳元素的来源。
一颗普通的恒星,无论其大小,一开始大约有75%的氢、25%的氦。在恒星的主序期间,它会愉快地搅动氢,将其聚变为氦,释放出数十亿年所需的能量。但最终,核心中的氢耗尽,迫使恒星转向氦聚变,以维持抵抗引力的压力。一旦氦元素也开始耗尽,恒星要么停止生存,要么继续聚变更重的元素。
对于像太阳这样大小的恒星,氦聚变后的产物是碳和氧,它们会在核心不断积累。在恒星生命的最后阶段,它们的外层也会一直向外碰撞,然后爆炸成行星状星云。最后,碳和氧的核心被留下来了,形成了天文学家所说的白矮星。
总的来说,研究结果和预期的一样:小的母恒星最终形成较小的白矮星,较大的母恒星留下较大的白矮星。但是这种关系有一个奇怪的特征,质量在太阳1.65到2.1倍之间的恒星并不完全符合这种趋势。
对于质量在太阳1.8到1.9倍之间的恒星来说,这种与总趋势的偏移尤其明显,这与恒星演化中一个有趣的截止点重合。对于比这更小的恒星,当它们耗尽氢时,内核中的氦能够通过一种叫做简并压的奇怪的量子力学效应来支撑自己,而较大的恒星则不能。
这意味着在这个质量范围内的恒星产生的白矮星比预期的要大。由于白矮星是由大量的碳组成的,这意味着在这个质量范围内的恒星产生的碳比预期的要多。大部分的碳最终形成白矮星,但也有一些在恒星生命的最后阶段扩散到整个星系。
这个结果表明,在特定质量范围内的恒星形成的白矮星可能是宇宙中大部分碳的来源,这包括组成生命的碳元素。
对于生命的影响,就拿太阳变为白矮星后对地球生命的影响吧,散发的热量变低,光度也随之变低,地球上大部分的生物应该都会死亡,离开光度和热量能生存的生物少之又少。最后恒星散发的辐射会越来越低,变成没有光亮的黑矮星。