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垂死的恒星和星风将生命吸入地球

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。

2020年7月6日发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上的一项研究表明,这些被称为白矮星的濒死恒星的最后呼吸揭示了碳在银河系的起源。

这些发现对我们星系的恒星如何以及何时产生碳构成了新的严格限制,46亿年前,碳最终成为形成太阳及其行星系的原材料。约翰·霍普金斯大学物理系的副研究员杰弗里·卡明斯说。天文学和论文的作者。

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carbon’ s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;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不像人们普遍认为的那样,产生出质量约为太阳0.60-0.65倍的白矮星,但它们消亡时留下了质量约为太阳0.7倍的更大的残骸。0.75倍太阳质量。

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,富碳的外地幔剥离的速度非常缓慢,足以让这些恒星(未来的白矮星)的核心在质量上大幅增长。

研究小组计算出,恒星的质量至少要达到太阳质量的1.5倍,才会在死亡时撒下富含碳的灰烬。

帕多瓦大学的物理学和天文学教授葆拉·马里戈是这项研究的第一作者,他说,这些发现帮助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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参考: "碳星跳伞作为制造通过非单调的首字母缩写 – 最终质量关系" 由保拉马里戈, 杰弗里·德明斯、杰森·李·柯蒂斯、杰森·卡利莱、杨晨、皮尔-伊曼纽尔·特伦布莱、恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯、皮埃尔·伯杰龙、萨拉·布拉德、亚历山德罗·沃尔桑、Lé奥·吉拉迪、贾达·帕斯托雷利、米歇尔·特拉布基、西豪·成、伯恩哈德·阿林格和皮耶罗·达迪奥,2020年7月6日,自然天文学。

DOI: 10.1038/s41550-020-1132-1

本研究由欧洲研究理事会整合基金(STARKEY project, 615604)和欧盟“地平线2020研究与创新计划”(677706-WD3D)资助。

这项研究的其他作者包括约翰·霍普金斯大学的贾森·卡拉伊莱和程思豪;美国自然历史博物馆的詹森·李·柯蒂斯;Padova大学的Yang Chen和Bernhard Aringer;华威大学的Pier-Emmanuel Tremblay;加州大学圣克鲁兹分校的恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯;大学的皮埃尔·贝尔热隆;de Montré铝;乌普萨拉大学的Sara Bladh;国际高级研究学院的亚历山德罗·布雷桑;帕多瓦-伊纳夫天文台的吉拉迪天文台;空间望远镜科学研究所的Giada Pastorelli;以及日内瓦大学的Michele Trabucchi和Piero Dal Tio。

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