恆星碰撞
恆星碰撞指兩顆恆星通過重力作用合併成一個較大天體的過程[1]。天文學家們估計，銀河系內的球狀星團每一萬年可能發生一次這樣的事件。[2]科學家直到最近才有足夠的技術觀察恆星的合併。[3]稠密的星團可以因中介質量黑洞所引發的「失控恆星碰撞」，於短時間內發生一系列的恆星碰撞。 [4]
天文學的複雜的天體
宇宙中的任何恆星，無論核融合反應是否仍在進行中，都有可能發生恆星碰撞，這包括白矮星、中子星、黑洞、主序星、巨星和超巨星等等。不同型態的恆星碰撞或合併，結果會形成不同類型、質量、溫度和半徑的恆星[2]。
恆星碰撞或合併的類型
Ia型超新星
白矮星是低質量恆星的殘骸，如果它與其他的恆星結合成聯星系統，它們可能會形成稱為Ia超新星的劇烈恆星爆炸。白矮星可能會吸引主序星或紅巨星伴星的物質，形成吸積盤。當兩顆白矮星的軌道彼此非常靠近時[5]，其軌道能量會以重力波的形式輻射出來，導致雙方向內螺旋運動。 當它們最後結合在一起時，如果質量接近或超過錢德拉塞卡極限，那麼 碳燃燒就會開始進行，使溫度劇增。由於白矮星是簡併物質，在熱壓力和恆星質量之間沒有安全的平衡。因此，失控的融合反應在合併後的恆星內部快速地傳播和加熱，造成超新星爆炸。[5]在幾秒鐘內，白矮星所有的物質都被拋入太空內。[6]
中子星碰撞
中子星的碰撞會發生類似Ia超新星的事件。當兩顆中子星的軌道彼此密切時，它們會隨著時間螺旋向內推移。當這兩顆中子星相遇，它們的碰撞會形成黑洞（假設它們的質量超過托爾曼﹣歐本海默﹣沃爾科夫極限）。這會在1到2毫秒的短時間內創造出強磁場，其強度為地球磁場的數萬億倍。天文學家認為這類事件就是某種類型的伽瑪射線暴。[7]哈伯太空望遠鏡拍攝的影像顯示金的產生，以及許多其它更重的金屬，都是來自劇烈的中子星碰撞。對宇宙中所有金含量的統計指出，估計這樣的碰撞每1萬至10萬年會發生一次。[8]
發現
各個時代的天文學家都有提出恆星碰撞的理論，但這要等到新技術的發展之後，才可以得到証明。在1764年，查爾斯·梅西耶發現了現在稱為M30的星團。20世紀的天文學家估計，這個星團已經存在130億年。[9]後來，哈伯太空望遠鏡能夠解析出M30中的一顆恆星。經由這種新技術，天文學家發現了一些稱為藍掉隊星的恆星，比星團內的其它恆星都明顯更年輕。[9]天文學家假設這些恆星可能是經由「碰撞」或是「合併」形成的，所以它們有比周圍的其它同伴更多的燃料，可以繼續進行核融合反應。[9]
恆星碰撞與太陽系
雖然恆星碰撞可能在銀河系的某些地區頻繁發生，但是在太陽所處的環境附近發生的可能性則非常低。根據計算，在太陽附近的恆星碰撞率是10兆兆年一次。[10]另一恒星與太陽近距離接觸的可能性非常低，其估算公式如下：
- N ~ 4.2 · D2 Myr−1
當中N表示每百萬年接近太陽至太陽半徑D之內的恆星，單位為秒差距。[11]地球的平均軌道半徑是1天文單位，相當於4.82 × 10−6秒差距，可以做為比較。
儘管太陽不會直接發生這樣的事件，但是另一恒星達到100光年距離之內，仍有可能導致地球的毀滅。[10]不過，這依然是不太可能的，因為沒有如此接近太陽的恆星集團。
參考資料
- ^ Fred Lawrence Whipple, Supernovae and stellar collisions, 1939
- ^ 2.0 2.1 Chang, Kenneth."Two Stars Collide; A New Star is Born." （页面存档备份，存于互联网档案馆）, New York Times,New York, 13 June 2000.Retrieved on 14 November 2010.
- ^ Tylenda, R.; Hajduk, M.; Kamiński, T. et al.. V1309 Scorpii: merger of a contact binary. Astronomy and Astrophysics. 2011-03-11, 528 (April 2011): A114 [2012-09-26]. Bibcode:2011A&A...528A.114T. arXiv:1012.0163
. doi:10.1051/0004-6361/201016221. （原始内容存档于2019-12-15）.
- ^ A Black Hole in Orion?. Sky & Telescope. 2012-09-26 [2012-10-06]. （原始内容存档于2012-10-08）.
- ^ 5.0 5.1 González Hernández, J. I.; Ruiz-Lapuente, P.; Tabernero, H. M.; Montes, D.; Canal, R.; Méndez, J.; Bedin, L. R. No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006. Nature. 2012-09-26, 489 (7417): 533–536 [2012-09-26]. Bibcode:2012Natur.489..533G. arXiv:1210.1948 . doi:10.1038/nature11447.
- ^ Freedman, Roger A., Robert M. Geller, William J. Kaufmann III(2009). The Universe 9th Edition,p.543-545. W.H. Freeman and Company, New York. ISBN 1-4292-3153-X
- ^ Rosswog, Stephan, "Radioactive glow as a smoking gun", Nature, USA, 29 August 2013, Retrieved on 11 September 2013.
- ^ Writers, Staff."Neutron Star Collisions Produce Super-Powerful Magnetic Fields" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Space Daily, UK, 30 March 2006, Retrieved on 15 November 2010.
- ^ 9.0 9.1 9.2 "Stellar Collisions and vampirism give blue stragglers stars a "cosmic facelift", Asia, 29 December 2009
- ^ 10.0 10.1 存档副本. [2014-01-15]. （原始内容存档于2004-04-19）.
- ^ Garcia-Sanchez, J.; et al, Perturbation of the Oort Cloud by Close Stellar Approaches, Asteroid and Comet Dynamics, Tatrauska Lomnica, Slovak Republic, August 24, 1998,
外部連結
- Pau Amaro Seoane MODEST working group 4 "Stellar Collisions". [2013-05-30].[永久失效連結]