#你不知道的科学那些事儿# 【延缓衰老,它们自有一套[星星]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星,进入衰老期。此前的研究认为,白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。

近日,一个国际研究团队发现,存在一类新的白矮星,其衰老过程较恒星标准演化模型更缓慢。相关研究成果9月6日发表于《自然—天文学》。

恒星延缓衰老的秘诀

恒星演化理论表明,不是所有恒星都以同样的方式衰老死亡。

质量大于10倍太阳质量的恒星,一般会形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星(约98%)最终会演化成为白矮星,然后逐渐冷却变暗,继而衰老死亡。因此,作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。

什么是白矮星?在恒星演化的最后阶段,外层物质迅速抛射,最后只留下曾经的“星核”,即白矮星,之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。

“因为白矮星极为致密,无法通过引力收缩或核反应再产生能量,所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》,“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束,存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”2019年,毕业于北京师范大学后,陈剑星获国家留学基金委资助赴意大利博洛尼亚大学攻读博士学位。

为什么这类白矮星的冷却更慢?论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道:“这类白矮星依然存在残留的氢壳层,壳层的质量虽然很薄,大约为太阳质量的1/10000,但已经足够维持其表面的稳定核反应,从而确保其有足够的能量延缓冷却进程。”

“双胞胎星团”冷却差异

Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测:球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似,例如总质量、年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。

研究团队利用哈勃太空望远镜(HST)的深空数据,对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现,虽然M3与M13很多地方相似,但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较显著的区别。这也为研究白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。

论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说:“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据,无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围,让我们可以在恒星演化方面对M3和M13进行精确的比较。”

在对两个球状星团进行比较研究的过程中,研究团队惊讶地发现,在相同星等范围区间内,M13的白矮星的数量要明显地多于M3(M13中包含超过460颗白矮星,而M3中只有326颗)。更令人意外的是,M13包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说,M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同:M13的白矮星相较于M3而言,冷却速率更慢。

论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型,他解释道:“氢壳层燃烧提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程,并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’,其外表和普通白矮星极为相似,但冷却时间却显著不同。”

由于两类白矮星存在不同的物理机制,从而导致在观测上产生了不同的表观特征,但也引出了一个新的问题:为什么M13存在这类机制,M3却不存在呢?是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢?

在演化阶段寻找答案

“所有答案都可以回到白矮星之前的演化阶段寻找。”陈剑星说。

白矮星通常被认为已经结束了核反应,只存在纯粹的冷却过程,随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明,纯冷却过程并不适用于所有的白矮星,而取决于其过去经历的演化阶段,一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。

陈剑星打了一个比方:“如果把白矮星比作老年人,那么其前身星所经历的演化阶段就像人的一生,有些人遇到一些‘重大的打击’耗尽所有的精力后,容易迅速衰老,无法再焕发出年轻时的活力;有些人却很幸运地避免经历类似的‘重大打击’,在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”

对于恒星来说,可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”,这是发生在即将进入白矮星演化阶段时的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽,无法再提供新的能量。但是,有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段,直接演化成白矮星,而此时就能保存更多的壳层氢。

由于M13中大部分恒星的质量相对低一些,从而能够跳过“疏浚”阶段。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合,我们可以精确再现M3和M13的特征。因此,这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段,尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、英国利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。

这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星年龄产生直接影响。

在此之前,白矮星演化模型是可预测的冷却过程,冷却温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟,从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧,那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。

Ferraro最后总结说:“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义,并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知,为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6Ige1Eg

【恒星也有“冻龄”奥秘?[思考]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星,进入衰老期。此前的研究认为,白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。

近期,由意大利博洛尼亚大学(UNIBO)和意大利国立天体物理研究所(INAF)主导的一项研究发现,存在一类新的白矮星,其衰老过程较恒星标准演化模型更为缓慢。相关研究成果https://t.cn/A6IrpVO3月6日发表于《自然·天文学》。

恒星延缓衰老的秘诀

恒星演化理论表明,不是所有类型的恒星都以同样的方式衰老死亡。对于质量大于10倍太阳质量的恒星,一般形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星(约98%)最终会演化成为白矮星,然后逐渐冷却变暗,继而衰老死亡。因此,作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。

什么是白矮星?在恒星演化的最后阶段,外层物质迅速抛射,最后只留下曾经的“星核”,即白矮星,之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。

“因为白矮星极为致密,无法通过引力收缩或核反应再产生能量,所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》,“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束,存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”

为什么这类白矮星的冷却更慢?论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道:“这类白矮星依然存在残留的氢壳层,壳层的质量虽然很薄,大约为太阳质量的1/10000,但已经足够维持其表面的稳定核反应,从而确保其有足够的能量以延缓冷却的进程。”

“双胞胎星团”冷却差异

Francesco Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测:球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似,例如总质量,年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。

图:哈勃太空望远镜所拍摄的M3星团(左)和M13星团(右)

研究团队利用哈勃太空望远镜(HST)的深空数据,对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现,虽然M3与M13很多地方相似,但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较为显著的区别,这也为研究作为晚期阶段的白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。

论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说:“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据,无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围,让我们可以对M3和M13在恒星演化方面进行精确地比较。”

在对两个球状星团进行比较研究的过程中,研究团队惊讶地发现,在相同星等范围区间内,M13的白矮星的数量要明显地多于M3(M13中包含超过460颗白矮星,而M3中只有326颗)。更令人意外的是,M13所包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同:M13的白矮星相较于M3而言,冷却速率更慢。

论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型,他解释道:“氢壳层燃烧所提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程,并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’,其外表和普通白矮星极为相似,但冷却时间却显著不同。”

由于两类白矮星存在不同的物理机制,从而导致在观测上产生了不同的表观特征,但也引出了一个新的问题:为什么M13存在这类机制,M3却不存在呢?是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢?

在演化阶段寻找答案

“所有的答案都可以在白矮星之前的演化阶段去寻找。”陈剑星说。

白矮星通常被认为已经结束了核反应,只存在纯粹的冷却过程,随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明,纯冷却过程并不适用于所有的白矮星,而需要取决于其过去所经历的演化阶段,一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。

陈剑星打了一个比方:“如果把白矮星比作老年人,那么其前身星所经历的演化阶段就像一个人所经历的一生,有些人遇到一些“重大的打击”耗尽所有的精力衰老后,容易迅速衰老,无法再焕发出年轻时的活力;有些人却能很幸运地避免经历类似的“重大打击”,在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”

对于恒星来说,可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”,这是发生在即将进入白矮星演化阶段时所经历的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽,无法再在白矮星阶段提供新的能量。但是,有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段,直接演化成白矮星,而此时就能保存更多的壳层氢。

由于M13中大部分恒星的质量相对低一些,从而能够跳过“疏浚”阶段而保留有足够产生核反应的氢壳层。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合,我们可以精确再现球状星团M3和M13中出现的特征。因此,这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段,尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。

这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星的年龄方面产生直接的影响。在此之前,白矮星演化模型是可预测的冷却过程,其冷却的温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟,从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧,那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。

Francesco Ferraro最后总结说:“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义,并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知,为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6IrpVOR

别让岁月扛锅——成俊

岁月是一个最不饶人的东西,也就显得时间格外公正。公正的因由绝非单纯的理解生与死,当然这是必然且无可逃避的。我愿意让时光慢一些,自然也就有人愿意时光快一些,出自我们自己那个私心,单纯的需要而一味地去苛求,然后忽略本该在正常时光中的阳光雨露、风吹雷击。忽然发现,快慢依旧,只是自己可以调节的脚步却忘得干净,才会感觉被推着,或是被拽着,爱走不走,即便你在原地,可你却在一天天的老去。

然后你会发现距离会越来越远,这种远不仅仅指的是空间,更是心灵。当你爱上一个人,你会说海枯石烂永不分离,可招架不住地震海啸、行星撞击、太阳毁灭、宇宙爆炸,分开是必然的,任何人、任何事最终的结局都是分离。总有时间先后,必然不会在同一个地点同一个时间离开,即便都能统一,又会被物理的干预拆开而又面向别离。我才说,时间是公正的也就没有说是公平的,因为有长有短。科学与哲学,自然也包括宗教都在说,世界上唯一不变的就是变化,自因是变化,也就很难去固定结局,或者说唯一可以固定的结局也就是分离。

天下没有不散的宴席,便就不会有不散的人情,不饶人的岁月,带走了你一路走来不愿失去的东西。我这个人呐,相信缘分,看到什么东西都认为是缘聚所生。用在打字的这台电脑,是物质的存在吧,如果不是各种零部件的缘聚,会有这样的呈现而被视作电脑给你敲打着字吗?当然是不会,各种元素不是在特定的缘聚下,会形成构成电脑缘聚的零部件吗?不能,这是缘聚物生的最简单的道理了。缘聚所生,缘散物灭也就成了必然。同样是丢在桌角的那台电脑,已经被折磨的要当做破烂卖掉了,然后会被拆解,会被敲碎,会被另一种缘由重新去定义。这就是我相信的,看似偶然的东西所蕴含的必然道理。

总有人爱钻牛角尖,爱走极端,说,我看得开,人生百年最后都是撒手人寰,干嘛把自己搞得那么累,固然结局都一样,也就浑浑噩噩,无所事事。这难道就是看得开?这是典型的懒惰、不思进取不负责任的托词借口。公正自会在过程中去呼应结局,结局也便就会印证过程,这样才会显得公正所带来的是无法予以驳论的。鸿毛亦或泰山,你留下了什么?并不是指你为他人留下了什么,而是你为你自己留下了什么。有一个观点叫做能量守恒,便也就验证灭不就是另一种生吗?那万物灭后的重生又该是什么样的呢?破电脑塑料件或许会变成一个洗脚盆,而我们自己又会变成什么呢?你的努力与奋斗改变不了的是最终的离开,或许可以改变的是怎么离开,又怎么重生。物质的留存,还是精神的遗留,还是争取分离的界限更远一点。

岁月不饶人,并非不饶人的仅仅是岁月。今天去参加一个活动,总觉得腿酸的很,便发感叹,到底是年岁在长,各种机能便也就开始不愿意听话了,发现精神开始与肉体并不是那么相爱无间。晚上与刘翔聊天,他说真快,2020年快没有了。我说,因为少了半年时间当然觉得今年更快一些。说过也就没有多想,这半年真的就少了吗?那时钟真的就停了半年吗?那日历真的就少撕了一半吗?决然不是,而是荒废。我们荒废了半年,却因一个感觉很在理的理由来搪塞自己,关键还把自己骗的信以为真。然后才回头去想,是岁月在这么快的挑拨我的肉体机能与精神产生隔阂吗?看见同龄人的健步,看见他们不用睡在硬板上,也就很简单的把答案呈现出来,这不饶人的哪能什么都怪这岁月。我们惯有的思维总是定视在某一个方面,却不能冷静的看看自己在这期间到底做了什么。回过头来去骂时间太快,而不是去骂自己又荒废了时光。

安仔问我,到底要些什么。我说写的是“我本性空”,然后问,什么是“我本性空”。岁月不饶人是我本性空;自己不饶自己也是我本性空;他们不饶你也是,所有的一切都不饶你,这一切都是。缘聚所生,缘散所灭,我们不能控制的就不要执意去控制,我们可以改变的就努力去改变,别让自己不饶自己了,然后腿会好,睡眠会好,精神会好,成绩会好,事业会好,家庭会好,什么都会好。哪还去执着什么岁月不饶人,别辜负了自己,可笑的是,最后大多都是自己不饶自己。

岁月是一个最不饶人的东西,可别让岁月扛锅!

2020年12月1日深夜于书房 https://t.cn/R2WxWFA


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 我今天才知道,原来真的会有粉丝觉得“他们站在这个位置就要付出一些什么”“好多事情不能做主”是合理的 不管怎样 “钱赚的到手了”心疼他们入伍 骂公司 活好自
  • 其实,第三种猜测倒是很符合当时的丧葬信仰,古人希望即使到了另外一个世界,也可以享受生前的生活。考古学家宿白先生,曾简短表达过自己的观点,他认为,此类题材表示:探
  • 谁知,老李话语一转,说从外表判断,这东西应该有年头了,搞不好是个古物,古人把玻璃称作琉璃,所以,这个可能是古人制作的琉璃球。在工作人员的劝说下,赵大宝夫妇将这件
  • 女主粉:造型路透(双人or其他,不大清楚)我认为中间可能有沟通不畅的地方,主持真的能做的少之又少,各家主持也很好也尽量努力解决问题,但是没能没有第一时间共识出来
  • 中华民族、中华文化在引以为傲的历史长河中是如何发端、又是怎样赓续发展的?“一个民族、一个国家,必须知道自己是谁,是从哪里来的,要到哪里去”中国文博人将继往开来,
  • 今年以来,新区聚焦产业链关键环节,吸引头部企业和优势项目落地,新签德福年产20万吨高档电解铜箔、广东宏宇年产20万吨负极材料等重大产业项目12个、总投资333亿
  • 文章建议和思路仅能为你提供一个暂时的方向,至于每天的进出场点位和解套时机还是以实盘为准、添加【薇芯:3382705、公众号:蒋福财】实时为你指导【黄金操作思路】
  • 一看就很开心的文案![兔子]1、恋爱太难了 拜个把子吧2、我闺蜜是美 籍华 人 我是华 籍美人3、请问你是秋高吗 我快被你气爽了4、今天的天气很好 适合打打闹闹
  • 这普通的小花一开,蜜蜂就来了,我娘说:它们这些小东西可聪敏着呢!昨晚那可怜的小样还犹然记得,不过一夜,生与死,有时那么近!
  • 无论曾经多么刻骨铭心,只希望你的眼睛能看往更远的地方,也祝福你勇敢地走向更幸福的人生。其实阿娇在娱乐圈打拼那么多年,在就不是一个花钱谨慎的人了,她全身的穿搭,香
  • 不管Susan 多么抓马无语神经质,他就在那里笑着看着她包容她他是为保护朋友死的,神经抓马美剧里唯一一个无缺点的爱人[泪][泪][泪]有一些性格会把自己的福德“
  • 自从进入国家队之后,也只有贝尔的进球数比摩尔更多,他存在的意义在于,威尔士的速度一旦无法发挥作用,那么边路传中往摩尔头上招呼就是了。▶ 破体系的攻城锤:摩尔在世
  • 午餐:霸蛮肥汁米线,比满小饱好吃[doge],可能更贴近咱们湖南人味道吧[抱一抱]晚餐:盒马的清净园冷面……辣酱是酸甜酱……都不是甜辣酱……不是我喜欢的口味,但
  • 椰咚啊,我们的爱会持续多久呢,就在玫瑰枯萎之后吧,等世上无人再爱玫瑰,我们就把回忆藏在岩石后面,像捉迷藏一样,谁也不知道我们相爱过。但就像这里的明媚阳光一样,我
  • 另一方面,资金净流出最多的是中药板块,净流出20亿,其次是计算机应用,传媒,医疗器械,生物制品,钢铁等板块4)昨晚美国公布10月的CPI数据出乎市场预期,由此引
  • 如今,在传统商业模式发展饱和的当下,这幢穿越百年的历史建筑,将以城市更新的改造方式,通过摩登天空独立音乐内容的赋能,演艺娱乐基因的延续,青年文化生活方式的呈现,
  • 我一向很不喜欢冲人头脑的桂花香,但是这里面的桂花香气被中和了,就像被压缩进陈年的木匣里,吃进去后才一层层翻上来,是古老的中式戏法里装着拿不完的宝贝的盒子…桂花好
  • #设计型酒店##轻奢#国巨 | 新一代触觉致动器让虚拟触感更多元!元宇宙来了!国巨集团于6月29日至30日在德国曼海姆玫瑰园会议中心 (Congress Cen
  • 27.不要在公众场合揭别人的短处,让别人难堪28.社交没那么容易,每个人都有他的手机29.看透不说透,还是好朋友。4.可以嘲笑你的朋友,但不能嘲笑他喜欢的东西。
  • ”此前,哥伦比亚广播公司体育记者 Ben Jacobs本周早些时候透露,热刺对凯恩的未来有信心,并相信凯恩会在合适的时机与俱乐部签订新合同。#锦鲤跃浪,奔赴梦想