「大陵佯謬」實際上反映了雙星中物質交流對恆星演化的影響

2020-10-30 太空生物學

作者：黃媂

孤立恆星的演化在很多情況下，恆星是處在雙星系統裡面的，由於兩個恆星它們之間可能會相互地影響，這就使得恆星演化會偏離孤立恆星演化的預言，甚至有些時候會產生一些孤立的恆星演化理論，導致一些特別的天體無法預言，下面來介紹一個例子。

大陵佯謬

大陵，指的是中文裡的「大陵五」，在西方稱為「英仙β」，大陵五是一個雙星系統，其中一顆恆星的質量是3.7個太陽質量，另外一顆恆星的質量是0.8個太陽質量，所以把它們分別稱為「主星」和「次星」，這兩顆恆星在相互地繞轉，所以它們會周期性地相互遮擋，因此把這個稱為「掩食現象」。

圖解：「大陵五」

「大陵五」在光變曲線圖上面會周期性地發生光度的變化，這種變化的原因主要就是由於「掩食」的效應造成的，掩食的間隔是2.867天，所以它反映了這個雙星系統的軌道周期。

「大陵五」有一個非常特殊的特徵，它的主星是一個B8型的主主序星，而它的伴星的是一個G5型的亞巨星，這就是大陵佯謬所反映的一個事實，這個事實就是為什麼質量小的恆星，反而演化得快，為什麼會這麼說呢，因為恆星的演化是逐漸地脫離主序階段從而變成亞巨星或者巨星，所以0.8個太陽質量的恆星已經離開主序變成亞巨星了，說明它的演化更快，但是3.7個太陽質量的恆星還處於主充序階段說明它演化的慢，而大陵佯謬所反映的就是質量小的恆星反而演化得快，這和恆星演化理論預言是完全相反的，所以講這是個「佯謬」，就是看上去似乎是錯的，但實際上它反映的事實是對的。

圖解：「大陵五」光變曲線圖

「大陵佯謬」實際上反映了雙星中物質交流對恆星演化的影響

為什麼會發生「大陵佯謬」這個反常的現象？

這是由於雙星的演化所導致的，「大陵五」實際上是一個物質交流的雙星，也就是這兩個恆星並不是不相干的，而是質量小的亞巨星正在向質量大一點的主序星傳輸物質，這就給了我們一個非常重要的啟示，在恆星演化的過程裡面，恆星的質量並不是不變的，而是可以發生變化的，有些恆星可能會失去質量，有些恆星可能會得到質量，所以根據這個特點人們重構了「大陵五」的演化歷程。

圖解：物質交流

對「大陵佯謬」的解釋是由於雙星中的物質交流所導致的，這個雙星系統在原初是由質量較大的和較小的恆星構成的系統，其中質量較大的恆星是亞巨星的前身，也就是說雖然亞巨星目前的質量比較小，但是在這個雙星系統剛剛誕生的時候其實質量是更大的恆星。

由於它的質量大所以它演化得更快，它很快會變得膨脹，同時對它的伴星傳輸物質，在一開始的傳輸過程裡物質傳輸的速率會很快，因為通常從質量大的恆星向質量小的恆星傳輸物質的時候，速度總是比較快的，當物質傳輸的量達到足夠多時，這個時候兩顆恆星的質量就會發生逆轉，原來質量大的恆星反而變得質量小了，原來小的恆星現在變得質量大了，但是物質傳輸還依然在進行。

今天看到的「大陵五」，只不過在這個時刻物質交流的速率已經下降了，它能夠維持的時間變得更長了，所以「大陵五」是一個通過物質交流改變恆星演化路徑的例子。

作者：黃媂


相關焦點

  • 雙星系統的分類與演化
    夜空中我們觀測到的所有亮點，其實大部分並不是單一的一顆恆星，有80%以上是多星系統。在多星系統中，雙星系統又是最常見的。科學家們根據雙星系統的結構對其進行分類，並研究其對生命的演化產生的影響。甚至有人認為，太陽是某個雙星系統的一部分。
  • 大陵五的聯想(古典佔星中最大的兇星)
    在古希臘的神話故事裡面，大陵五是蛇髮女妖美杜莎頭顱上的一顆眼睛。傳說中，誰若是膽敢與美杜莎的眼睛對視，誰就會死掉。後來守護英仙座的帕爾修斯聯合雅典娜一起打敗了美杜莎。帕爾修斯將美杜莎的頭顱獻給了雅典娜，將美杜莎的眼睛帶回了英仙座。大陵五也是一對著名的食變雙星，食變雙星的話是指：有些雙星由於兩個子星的軌道運動而互相遮掩發生掩食效應引起系統光變叫食變雙星。
  • 雲南天文臺發現剛剛完成快速物質交流的oEA型脈動食雙星
    原標題：雲南天文臺發現剛剛完成快速物質交流的oEA型脈動食雙星近期，國際天體物理學雜誌The Astrophysical Journal 在線發表了中國科學院雲南天文臺博士陳興浩和國家天文臺研究員張孝斌等人的一項研究成果。他們利用星震學方法認證了一個剛剛經過快速物質交流階段的oEA型脈動食雙星系統。
  • 跟著短周期食雙星來坐過山車吧
    本圖紅圈中即為大陵五，左右分別為大陵五亮度最高和最低的情況。圖源：鮑勃·金英仙座中的大陵五，俗稱惡魔之星，是希臘神話中蛇髮女妖美杜莎的眼睛，傳說中人類看見她的眼睛就會變成石頭，直到英仙座的帕爾修斯將她的頭砍了下來拿在手中。也許正是它的明暗變化讓古人觀察到並編寫了這樣的故事，因此它也成為大家在夜空中最為熟悉的短周期食雙星。
  • 不孤獨的恆星——雙星和聚星
    我們最熟悉的恆星就是太陽，它是一顆單獨的恆星，沒有伴星存在。如果看過我之前寫的介紹星座的文章的朋友可能會注意到，我在介紹星座裡主要恆星信息的時候，很多都是由兩顆恆星組成的雙星或是更多恆星組成的恆星系統。其實，在夜空中我們能看到的不少的恆星都是由兩顆或多顆恆星組成的恆星系統。
  • 關於光子「本能以光速運動」的相關佯謬
    絕對不會發生：因為光速不變，宇宙的時空必然相對化來影響物質的「相對運動」——愛因斯坦的相對論來決定物質進行相對運動。宇宙時空相對化能夠以什麼物質、能量和信息來影響實在物質的運動？這也是不可能發生的，物質不會無緣無故，無能量和物質的作用，改變物質的運動！
  • 「赫羅圖」不僅反映了不同類型恆星的分布特徵也反映了恆星的演化
    「赫羅圖」反映了恆星在溫度和光度圖上並不是隨機分布的，恆星是遵循一定的規律的，天文學家就把這種規律統稱為「赫羅圖」，赫羅圖在恆星的演化的研究中有著舉足輕重的地位，是研究恆星最重要的一張圖，因為它不僅僅反映了不同類型恆星的分布特徵，也反映了恆星的演化。
  • 在銀河系中,到底有多少顆恆星?
    銀河系直徑有大約20萬光年，其中分布著數不盡數的恆星，我們太陽屬於中等質量的黃矮星，形成於45億年前，預計未來的壽命還有大約55億年，然後演化為紅巨星，最後演化為白矮星。銀河系中的恆星分布並不均勻，整體形狀呈扁球形，由四條主要的懸臂構成，我們太陽位於獵戶座懸臂上，距離銀河系中心2.6萬光年，而在銀河系中心，則是一個400萬倍太陽質量的黑洞。由於我們位於銀河系當中，所以我們無法直接看到銀河系的全貌，在沒有光汙染的夜晚，我們可以在夜空中看到一條明暗相間的銀河，這就是我們銀河系的截面模樣。
  • 褐矮星能阻止恆星演化?
    【博科園-科學科普】重疊雙星系統在我們的宇宙中是比較常見的。對於漫不經心的觀察者來說，這些系統看起來像一顆恆星，但實際上是由兩顆圍繞在一起的恆星組成的。對這些系統的研究為天文學家提供了一個直接測量這些系統的基本屬性(即質量和半徑)的機會。一組巴西科學家觀察到一個由白矮星和褐矮星伴星組成的雙星系統。
  • 奇異罕見,雙星系統如何形成?愛因斯坦相對論為你揭開
    蒼蠅座（Musca）的南邊星座中，有一個非常獨特的雙星系統。其中一個是脈衝星——一種脈衝中子星，和另一個巨大的白矮星彼此繞軌道運行，每隔五個小時運行一次。與其他脈衝星和白矮星組成的雙星系統不同，所有模型都表明這種情形下，白矮星會首先形成，然後不斷從恆星吸取物質直至爆炸，最終只留下脈衝星。問題在於事實就是如此。
  • 你知道目視雙星和食變雙星是什麼嗎?
    你知道目視雙星和食變雙星是什麼嗎？什麼叫目視雙星？恆星和恆星之間有引力存在，這使得有些靠得較近的恆星會相互繞轉。你若有一架小型的天文望遠鏡，那麼在此強烈地建議你觀測下面這些恆星：室女y、半人馬a、牧夫L、天蠍8、武仙8、天琴g1、仙后1r1、雙魚a、獵戶Y、獵犬a、雙魚1、雙子a獅子Y、天鵝B、大熊L、獅子c、天鵝&、寶瓶1、半人馬Y和天琴R2，它們在你面前展現的是壯麗畫面。在目視雙星中，互相繞轉的軌道周期最短的有一個月的時間，最長的有超過幾百年的，大部分的軌道周期是幾年時間。
  • 發現恆星臍帶：首次從形成恆星的星雲外圍，觀察到物質傳送帶
    天文學家首次從形成恆星的緻密星雲外圍觀察到傳送帶，功能猶如胎兒的臍帶一樣，該傳送帶直接在一對年輕的形成恆星附近沉積傳輸物質。馬克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)和米利梅三角無線電研究所(IRAM)的科學家發現，傳送帶中的氣體運動，即所謂的「流光」，主要「服從」靠近原恆星核心最內部的引力。流光將大量的氣體和距離最近在恆星形成區域周圍母星雲中產生化學物質直接輸送到核心中心的年輕原恆星。
  • 物質轉移通道決定球狀星團多星族形成與演化
    物質轉移通道決定球狀星團多星族形成與演化最新發現與創新科技日報昆明4月19日電 (記者趙漢斌 通訊員陳豔)球狀星團是由成千上萬甚至數十萬顆恆星組成，外貌呈球形的恆星集體。近期，中國科學院雲南天文臺大樣本恆星演化組針對球狀星團中元素豐度異常現象，發現了小質量雙星的穩定物質轉移的形成機制。這一成果發表在4月出版的最新一期國際期刊《皇家天文學會月刊》上。球狀星團中元素豐度異常現象也被稱為「多星族現象」。一般認為球狀星團是單星族的理想模型，也就是說同一星團裡所有恆星的表面豐度是一致的。
  • 恆星到底是不是恆定的
    第一是恆星繞銀河系中心的圓周運動,這是銀河系自轉的反映。第二是太陽參與銀河系自轉運動的反映。在扣除這兩種運動的反映之後,才真正是恆星本身的運動,稱為恆星的本動。觀測發現,有些恆星的光度、光譜和磁場等物理特性都隨時間的推移發生周期的、半規則的或無規則的變化,這種恆星叫做變星。
  • 在行星狀星雲中發現超近距離恆星
    一個國際天文學家小組發現了兩顆雙星中的一顆，雙星在三個多小時內圍繞對方完成了一個軌道運行，位於行星狀星雲M3-1中。值得注意的是，這些恆星可以驅動新星爆炸，這是一個完全出乎意料的事件，基於我們目前對雙星演化的理解。
  • 飢餓的星星在「Be X射線」雙星系統中相互蠶食
    但是，我們直到在過去的幾十年中才發現，星星不喜歡孤獨。 雙星系統包含兩個彼此環繞運行的恆星，是恆星系統中最常見類型之一，但它們的演化非常複雜。天文學家正在努力將各種恆星的觀測數據拼湊起來，以獲得對他們更深刻的理解。
  • 中國LAMOST發現改寫恆星演化理論的黑洞
    第一種渠道就是傳統的大質量恆星坍縮，那麼恆星級黑洞的質量是由恆星的初始質量，還有金屬豐度以及物質損失過程來決定。金屬豐度是一個非常關鍵的量，金屬豐度越高，星風就越強，吹出去的物質越多，留下來的物質就越少，那麼形成的黑洞也就越小，而這個超新星也是強烈的影響這樣一個黑洞的形成過程。
  • 罕見的「洛希瓣現象」,科學院院士發現神秘雙星系統,其意義重大
    雖然，我們通過觀測了解到了宇宙中不少雙星系統，但是，在關於它們恆星結構演變的過程中，仍存在很多未知。例如，在雙星系統中有一種名為食雙星系統，是由兩顆相互繞行的視線方向軌道的恆星組成，其中在它們交互通過的時候，會導致整個雙星系統的亮度出現周期變化。
  • 吸血鬼恆星吸食伴侶恆星增壽 亮度超太陽百萬倍
    宇宙雙星系統比比皆是，其中有一部分中包含著極端的相互吞噬現象。科學家們把這種現象中的「吞噬者」成為「吸血鬼恆星」。這種恆星溫度和亮度極高，質量也非常巨大。它們比較活躍，但壽命較短，在星系演化過程中扮演了重要角色。所謂的「吸血鬼恆星」是指一個雙星系統中體積較小的成員，「吸食」另一顆恆星的物質。
  • 恆星是固定不變的嗎?
    現在人們已經知道了這顆恆星變化的原因，是它周期性膨脹和收縮的結果，這是一顆「脈動變星」。其實，「食雙星」也是變星，它們又叫「食變星」。歷史上發現的第二顆變星就是「食變星」，它叫「大陵五」，星」，它還有一個阿拉伯名字叫「Algol"，意思是「變幻莫測的神靈」或叫「魔星」。從發現它的1669年起，一直到1783年，大陵五變化內原因才得到了解釋，是雙星相互繞轉的結果。