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将死的恒星将生命注入地球-研究

当垂死的恒星进行最后的几次呼吸时,它们通过宏伟的行星状星云,轻轻地将灰烬撒向宇宙。这些灰烬,通过恒星风传播,富含许多不同的化学元素,包括碳。

今天发表在《自然天文学》上的一项研究表明,这些被称为白矮星的垂死恒星的最后呼吸揭示了银河系中碳的起源。

“研究结果提出新的,严格限制如何以及何时碳是由恒星的星系,最终在原材料的太阳和它的行星系统是形成于46亿年前,”杰弗里·卡明斯说,助理研究员约翰·霍普金斯大学的物理学和天文学和作者在这张纸上。

碳的起源,地球上的生命必不可少的一个元素,在银河系仍然是天体物理学家之间的争议:有些人赞成低质量恒星,他们富含碳的信封由恒星风成为白矮星,和其他地方的主要网站碳的合成风最终的大质量恒星的超新星爆炸。

利用夏威夷莫纳克亚火山峰顶附近的凯克天文台在2018年8月至9月间收集的数据,研究人员分析了属于银河系开放星团的白矮星。开放星团是由数千颗恒星通过相互的引力聚集在一起的星团。

根据分析结果,研究小组测量了白矮星的质量,并利用恒星演化理论计算了它们诞生时的质量。

诞生质量和最终白矮星质量之间的联系被称为初始-最终质量关系,这是天体物理学中包含恒星整个生命周期的基本诊断。以前的研究总是发现一种不断增加的线性关系:恒星诞生时质量越大,白矮星死亡时质量越大。

但当卡明斯和他的同事计算出最初和最终的质量关系时,他们震惊地发现,来自这个开放星团群的白矮星的质量比天体物理学家之前认为的要大。他们意识到,这个发现打破了其他研究总是发现的线性趋势。换句话说,大约10亿年前在银河系中诞生的恒星并没有像人们普遍认为的那样,产生质量约为0.60-0.65个太阳的白矮星,而是在它们消亡时留下了质量约为0.7-0.75个太阳的更大质量的残骸。

研究人员说,这种趋势的扭曲解释了低质量恒星的碳是如何进入银河系的。在它们生命的最后阶段,质量是银河系太阳两倍的恒星在其炽热的内部产生了新的碳原子,并将它们运送到表面,最后通过温和的恒星风将它们扩散到周围的星际环境中。该研究小组的恒星模型表明,富碳的外地幔的剥离发生得足够慢,足以让这些恒星(未来的白矮星)的核心在质量上大幅增长。

帕多瓦大学(University of Padova)的物理学和天文学教授、该研究的第一作者保拉·马里戈(Paola Marigo)表示,这些发现有助于科学家了解宇宙中星系的属性。通过结合宇宙学和恒星演化的理论,研究人员预计明亮的富碳恒星,就像在这项研究中分析的白矮星的祖先,正在接近死亡,目前正在为非常遥远的星系发出的光作出贡献。这种带有新产生的碳信号的光,经常被来自太空和地球的大型望远镜收集,用来探测宇宙结构的演变。因此,对于碳是如何在恒星中合成的这一新的理解,也意味着我们可以更可靠地解释来自遥远宇宙的光线。

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