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震撼!首次觀測到系外恒星的表面結構,那是太陽50億年後的樣子

夜空中閃閃發光的星星,99.9%都是恒星。恒星是氫等元素在自身強大引力作用下凝聚形成的球形發光等離子體,它們在宇宙中非常常見,星系就是由大量恒星構成的集合體,例如銀河系就包含上千億顆恒星。

我們所處的太陽系就隻有一顆恒星,那就是太陽。在太陽系之外還存在數不清的恒星,它們雖然在大小、溫度、亮度等方面與太陽均存在差異,但整體結構還是大同小異,畢竟都是同一類天體。

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長久以來,天文學家研究那些遙遠的系外恒星,主要是通過分析其發出的光的光譜進行研究。不過得益于觀測技術的進步,現在天文學家也可以像拍攝太陽那樣,給系外恒星拍攝清晰度相對較高的表面照片,進而讓人類看到系外恒星的真實模樣,而不再僅是照片上的一個個光斑。

瑞典天文學家于2023年用歐洲南方天文台架設在南美洲智利阿塔卡馬沙漠的大型毫米及亞毫米波射電望遠鏡陣列,拍攝到了迄今為止最清晰的恒星“劍魚座R”的照片,照片已經能夠清晰地看到該恒星的表面結構。這是人類迄今為止首次觀測到系外恒星的表面結構,意義十分重大!

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照片顯示,這顆恒星表面存在巨大的由等離子體氣泡構成的米粒結構,并且還能看到其表面的熱對流形式。

恒星内部進行着劇烈的核聚變反應,其能源源不斷地夠發光發熱,能量就來源于此,而這種米粒結構就是由恒星内部強烈的熱對流現象産生的。

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我們的太陽表面也能看到這種結構,但遠沒有“劍魚座R”上那麼誇張。該恒星表面的每一個氣泡大約相當于75個太陽那麼大,并且在不停的上升、冷卻、破裂和下沉,仿佛煮沸了的水在冒泡一樣。恒星表面不斷冒出的巨大氣泡破裂後還會向宇宙空間釋放出大量物質,恒星風或太陽風就是這麼産生的。

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“劍魚座R”又名“HD 29712”,距離地球大約178光年。雖然它的品質和太陽差不多,但因為它是一顆處于恒星演化末期的紅超巨星,體積發生前所未有的膨脹,十分巨大。“劍魚座R”目前的半徑約2.5億公裡,是太陽半徑的大約350倍。這使得“劍魚座R”成為了除太陽以外,人類在地球上所能觀測到的可視面積最大的恒星。它能成為首顆被人類觀測到表面結構的恒星,也與這個原因有關。

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雖然距離地球最近的系外恒星是半人馬座阿爾法c星,也就是比鄰星。比鄰星距離地球大約4.2光年,比“劍魚座R”近很多,但比鄰星是一顆品質很小、體積很小的紅矮星,可視面積很小。是以,其盡管離我們很近,但天文學家以目前的技術卻很難觀測到其表面的清晰影像。目前有望被人類觀測到表面結構的恒星都是那些體積巨大且距離較近的恒星。

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恒星的壽命主要由其品質決定!一般來說,品質越大,其内部的核聚變反應就越劇烈,氫等燃料很快就會被耗盡,進而走向死亡。

根據科學家的預測,像太陽品質般大的黃矮星,壽命大約100億年左右。目前太陽大約46億歲,仍處于恒星演化過程中的主序星階段,這意味着其大約還有50億年的壽命。未來太陽的體積也會不斷膨脹,變成“劍魚座R”那樣。

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“劍魚座R”與太陽的品質差不多,科學家通過射電望遠鏡觀測到了“劍魚座R”的表面影像,太陽50億年後變身成紅巨星的樣子大概就是如此。而且從“劍魚座R”的半徑來看,未來太陽變成紅巨星後,地球大機率會被其吞沒。

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紅巨星并不是恒星生命的終點,像太陽這種品質等級的恒星,在紅巨星階段短暫停留一段時間後,最終會化身成行星狀星雲,其核心則會演變成一顆白矮星。白矮星不斷冷卻,最終會變成理論預測中的黑矮星。