恒星窃取恒星的物质
91/12/09河瀚讀書會 導讀,汪惠玲
千億個太陽?第九章 恆星竊取恆星的物質 第1頁
第九章 恆星竊取恆星的物質
魔鬼之首?英仙座大陵五
1. 於1967年發現大陵五有一段時間比平常暗很多。
2. 18歲的英國聾啞青年古德利克於1782年11月12日晚上,察覺到這顆星比平常暗6倍,但於第二天即恢復
正常。12月28日又發生同樣情形,並於3.5個小時後變亮。繼續觀察的結果是每2天21小時,亮度會變暗
一次,亮度減弱到原來的六分之一,並於3.5小時內又逐漸亮起來。古德利克由此推論兩個可能性,其一是
有一物繞大陵五旋轉,另一可能性是恆星本身的運動,後來確定是前者。 3. 所有食變星都屬密近雙星,因為距離太近,用再好的望遠鏡
也無法看到兩顆星。
雙星系統中的複雜作用力
1. 雙星附近物質所受的作用力包括指向恆星的重力、伴星對它
的引力、雙星互繞時產生的離心力。
2. 法國數學家愛德華〃洛希(Edouard Roche)以簡化的方法來解
釋雙星附近的作用力。也就是雙星系統中存在一個呈三維空
間的「8」字形陎,稱為「洛希瓣」,瓣內各有一恆星,這個
想像的陎上具有相等的重力,在此界限以內的物質均會向該
瓣內的星球落下,超過此界限則不一定。
3. 洛希瓣的大小和兩顆星的質量以及它們間的距離有關。
4. 不相接雙星(或稱分離雙星,圖a);半相接雙星(或稱半分離雙星,大陵五即為
一例,圖b);相接雙星(或稱為接觸雙星,即兩個洛希瓣均充滿物質)
大陵五和天狼星的佯僇
1. 大陵五佯僇:為半相接雙星,其中質量大的星小於洛希瓣,是一顆主序星,
而質量小的恆星,則已充滿洛希瓣,並朝紅巨星移動。
2. 天狼星佯僇:為不相接雙星,天狼星的伴星只有0.98個太陽質量,而主星卻有2.3個太陽質量。
3. 雙星中的兩顆星應為同年齡,以上兩例顯示大質量恆星還沒有把氫消耗殆盡,但小質量的星郤已進入演化後
期,這和恆星演化的理論有矛盾。
計算機得到的雙星
1. 密近雙星演化的現象:當有一顆恆星中心氫耗盡時,就會膨脹而可能成為紅巨星,充滿洛希瓣,如果再繼續
膨脹時,就會有質量流到伴星上。
2. 用計算機計算雙星演化的過程中,要時時檢查是否有任何一顆星充滿洛希瓣,而使物質流到另一顆星上,如
果有的話,就要改變兩顆星的質量、引力、距離、軌道週期以及離心力。目前由這種方法已可解釋大陵五及
天狼星佯僇。
試算例一,一個半相接雙星系統的誕生
1. 開始時為9個太陽質量和5個太陽質量的兩顆恆星,以1.5天為週期,相距13.2個太陽半徑為距離互繞。9
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千億個太陽?第九章 恆星竊取恆星的物質 第2頁
個太陽質量的恆星於1250萬年之後,中心氫含量已降至一半
以下,體積則剛好膨脹充滿洛希瓣,此時演化至圖中a 點,
只要再膨脹多一點,就會有物質流至伴星。
2. 這種物質流向會持續6萬年,此恆星會損失5.3個太陽質量
給伴星,伴星成為10.3個太陽質量,原來的恆星會掉至b。
3. 恆星在b會持續演化至c,並於1000萬年中,繼續將物質轉
移至伴星,物質並充滿洛希瓣。 4. 獲得質量的星演化速度加快,但仍未脫離主序帶。
5. 質量交換時間比交換前後的演化時間短200倍,所以人們看
到正好在交換物質的機率也小了200倍。 試算例二,一顆白矮星的誕生 1. 開始時1個太陽質量(a’)及2個太陽質量(a)的恆星。距離為太陽半徑的6.6倍。
2. 質量較大的恆星須至中心氫全部耗盡時(b),才膨脹至
洛希瓣。
3. 快速質量交換過程500
萬年,主星轉移了一個
太陽質量至伴星。接下
為1.2億年慢速交換,
最後主星剩0.26太陽質
量,所有含氫外殼全部
丟掉(d),此時仍為紅巨
星,之後膨脹力減弱,
變成白矮星(e)。
1975年8月29日出現在天鵝座的新星 1. 新星的亮度比超新星弱得多,也比較常出現,仙女座星系每年可
看到20~30次。
2. 新星雖然有爆發,但看起來又會回復原來狀態,就算有爆發拋出
的雲,但因未爆炸,所以質量很少,可能少於千分之1
1934年12月武仙座的新星
1. 兩顆星以4小時39分週期互繞,其中一個是質量為1太陽質量
的白矮星,另一個充滿洛希瓣的質量較小的主序星,物質則由
主序星流向白矮星。
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千億個太陽?第九章 恆星竊取恆星的物質 第3頁
2. 流至白矮星的物質,因離心力作用而形成一個環,在物質和環相碰撞的地方溫度特別高,會有一熱斑。
3. 每一個爆後新星都是雙星系統,均為主序星質流向白矮星。 雙星系統中的核爆炸
1. 新星的雙星系統為什麼會產生爆炸,在短時間內亮度增大一萬倍呢,從主序星流向白矮星的物質必定含有豐
富的氫,隨著時間過去而逐漸變厚,底層溫度升至1000萬度,氫就融合而產生爆炸。
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