太陽垂死之際,小行星帶的命運,歸於塵埃?

2020-12-18 天文在線

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摘要:一項新的研究表明,在宇宙中燃燒的大多數恆星,包括太陽,其垂死時的光線是如此的的強烈以至於可以將小行星帶粉碎成巨石。根據建模,這種大規模毀滅的唯一動因是電磁輻射,它與伊凡亞爾科夫斯效應有關。

一顆恆星和一顆破碎彗星的圖解(美國國家航空航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室)

恆星瀕危之際發出如此強烈的光,這光足以將小行星變為塵埃。一項新的研究表明,目前宇宙中燃燒的大多數恆星,都發生過這種情況,太陽也在其中。太陽大約會在50到60億年內,將它的小行星帶粉碎成巨石。

圖解:太陽:太陽系的中心天體,佔有太陽系總體質量的99.86%

圖片來源:百度百科

根據建模可知,這種大規模毀滅的唯一原因是電磁輻射,它與雅爾科夫斯基-奧基夫-拉齊耶夫斯基-帕達克(YRP)效應有關,該效應是以四位科學家的名字命名的,他們為電磁輻射做出了相應的貢獻。雅爾科夫斯基效應發生在恆星熱量改變太陽系小天體(例如小行星)的旋轉時。小行星吸收來自太陽的光能,並使其升溫。熱量通過巖石傳遞,直到它作為熱輻射,再次以不同的方向釋放出來。通過這種方式釋放熱能產生的推力很小;短時間內,不會產生很大的變化,可時間較長的話,它便會導致小行星偏離軸旋轉或者擺動。現在我們已經可以觀察到小行星翻滾現象。但隨著太陽的演化,這種影響將變得更加明顯。

像太陽這樣的主序恆星到達老年階段時,它們會向外擴展,進入一種叫做巨大分支階段的狀態,它們變得又大又亮。之前這個階段就持續了幾百萬年-哇哦!-它們噴射出外層物質,坍縮成緻密的死星——白矮星。

圖解:白矮星:一種低光度、高密度、高溫度的恆星

圖片來源:百度百科

對太陽來說,這一過程將在大約50億或60億年後發生(在你的日曆上標記出來吧)。

沃裡克大學的天體物理學家迪米特裡·維拉斯解釋說:「如果一顆典型的恆星到達巨大分支階段,那麼它的光度最高可達太陽光度的1000到10000倍。」然後恆星迅速收縮成地球大小的白矮星,其光度降至太陽光度以下。因此,在巨大分支階段,雅爾科夫斯基效應非常重要,可是一旦恆星變成白矮星,雅爾科夫斯基效應幾乎不復存在。由於最初亮度增加,雅爾科夫斯基效應也會隨之增加。而大多數小行星都不是緻密的巖石塊;它們只是更為鬆散的,充滿空洞的低密度聚集體,也叫做「碎石堆」。

圖解:矮行星:或稱「侏儒行星」,體積介於行星和小行星之間,圍繞恆星運轉,質量足以克服固體引力以達到流體靜力平衡(近於圓球)形狀,沒有清空所在軌道上的其他天體,同時不是衛星。

圖片來源:百度百科

根據研究小組的計算機模擬,雅爾科夫斯基效應將使大多數直徑超過200米(約660英尺)的小行星旋轉,而這足以導致它們斷裂、解體。

結構完整性較高的物體不會發生這種解體,比如矮行星(所以冥王星是安全的!)。但是小行星帶卻有著不同的命運。維拉斯說:「對於一顆太陽質量巨大的分支恆星來說——就像我們的太陽將會變成什麼樣——甚至系外小行星帶類似物也將被有效摧毀。」

圖解:小行星帶:太陽系內介於火星木星軌道之間的小行星密集區域,由已經被編號的120,437顆小行星統計得到,98.5%的小行星都在此處被發現

圖片來源:百度百科

「在這些系統中,雅爾科夫斯基效應非常強烈,而且極具行動力,大約存在一百萬年之久。我們自己的小行星帶不但會被摧毀,而且會被迅速而猛烈地摧毀。這完全是因為太陽光。」證明這一點的不僅僅是計算機建模。我們對白矮星的觀察也證明了這一點。超過四分之一的白矮星在其光譜中,收集到來自小行星內部金屬的證據。白矮星光譜中,這些小行星特徵有些神秘,目前仍備受爭議。

圖解:小行星:太陽系內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體

圖片來源:百度百科

雅爾科夫斯基效應可以解釋小行星金屬是如何到達那裡的。小行星碎裂時,它們在白矮星周圍形成一個小行星塵埃盤,其中一些塵埃被死星「狼吞虎咽進肚」。維拉斯說:「這些結果有助於在巨枝階段和白矮星系中定位碎片場,這對於確定白矮星是如何受到汙染至關重要。」

「恆星變成白矮星時,我們需要知道碎片在哪裡,來了解圓盤是如何形成的。因此,雅爾科夫斯基效應為確定碎片的來源提供了重要的支持。」這項研究已經發表在皇家天文學會的月刊上。

作者: MICHELLE STARR

FY:小蜜蜂

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