爭(zhēng)取活到2083年,見(jiàn)證這顆恒星的爆炸,成為夜空中最亮的星!

目前位于天箭座的暗星V Sagittae(即V Sge星),即使在中型望遠(yuǎn)鏡中也幾乎看不見(jiàn)。然而大約在2083年,這顆恒星將會(huì)爆炸,變得和比夜空中可見(jiàn)的最亮恒星天狼星還要明亮。在這次爆炸期間,V Sge星將是銀河系中最亮的恒星。

路易斯安那州立大學(xué)物理與天文學(xué)系的天文學(xué)家Bradley E.Schaefer、Juhan Frank和Manos Chatzopoulos首次在美國(guó)天文學(xué)會(huì)火奴魯魯?shù)?35屆會(huì)議上提出了這一預(yù)測(cè),那么到2083年你多少歲了?

路易斯安那州立大學(xué)物理與天文學(xué)系名譽(yù)教授布拉德利·E·謝弗(Bradley E.Schaefer)說(shuō):我們現(xiàn)在對(duì)V Sge星未來(lái)有一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測(cè),在接下來(lái)的幾十年里,這顆恒星將迅速變亮。大約在2083年,它的吸積率將災(zāi)難性地上升,以令人難以置信的高速度將質(zhì)量溢出到白矮星上,這種物質(zhì)會(huì)燃燒殆盡。在這種死亡螺旋的最后幾天,伴星的所有質(zhì)量都將落到白矮星上,從合并恒星產(chǎn)生超大質(zhì)量的風(fēng),看起來(lái)比天狼星還要明亮,甚至可能像金星一樣明亮。

V Sge星是一個(gè)被稱(chēng)為食變雙星(CVs)大而多樣的恒星系統(tǒng),由一顆普通恒星組成,在雙星軌道上圍繞一顆白矮星運(yùn)行,在那里,正常恒星的質(zhì)量正在慢慢落到白矮星上。食變雙星包括多種類(lèi)型的雙星,通常具有壯觀的行為。V Sge星是所有食變雙星中最極端的,大約比所有其他已知食變雙星亮度高100倍,并為巨大的恒星風(fēng)提供動(dòng)力,相當(dāng)于最大質(zhì)量恒星死亡前的風(fēng)力。這兩個(gè)極端性質(zhì)是因?yàn)檎:阈琴|(zhì)量是白矮星的3.9倍。

在所有其他已知的食變雙星中,白矮星比繞軌道運(yùn)行的正常恒星質(zhì)量更大,所以V Sge星是完全獨(dú)特的。之前,天文學(xué)家們已經(jīng)研究過(guò)V Sge星,意識(shí)到它是一個(gè)具有極端性質(zhì)的不尋常系統(tǒng)。然而,沒(méi)有人意識(shí)到雙星軌道正在以非??斓乃俣刃D(zhuǎn)。這一認(rèn)識(shí)來(lái)自于對(duì)V Sge星亮度的常規(guī)測(cè)量,這些照片現(xiàn)在存檔在哈佛大學(xué)天文臺(tái),提供了可以追溯到1890年的詳細(xì)歷史。令人吃驚的是,從19世紀(jì)90年代初到近十年,V Sge星已經(jīng)系統(tǒng)地變亮了10倍,2.5個(gè)星等。

這一史無(wú)前例的行為,得到了從美國(guó)變星觀測(cè)者協(xié)會(huì)(AAVSO)數(shù)據(jù)庫(kù)收集的檔案數(shù)據(jù)證實(shí),數(shù)據(jù)顯示,從1907年到近幾年,V Sge星的亮度增加了近10倍,即2.4星等。到了1989年,V Sge星的發(fā)光度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),時(shí)間尺度翻了一番。這種變亮只能在正常伴星質(zhì)量下降速度呈指數(shù)增長(zhǎng)的情況下才能產(chǎn)生,最終是因?yàn)殡p星軌道正在快速地向內(nèi)旋轉(zhuǎn)??紤]到軌道的快速衰變,V Sge星命運(yùn)是注定的,關(guān)鍵而簡(jiǎn)單的物理學(xué)源于V Sge星的伴星比白矮星質(zhì)量大得多,因此迫使質(zhì)量傳輸率呈指數(shù)上升。

預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年,V Sge星將隨著亮度的增加而快速螺旋狀上升。不可避免地,這種螺旋狀旋轉(zhuǎn)將達(dá)到高潮,正常恒星中的大部分氣體,將在最后幾周和最后幾天內(nèi)落到白矮星上。這種下降的質(zhì)量將釋放出巨大的引力勢(shì)能,推動(dòng)前所未有的恒星風(fēng)。這一切都將在最后幾周和最后幾天內(nèi)達(dá)到頂峰。這個(gè)爆炸性的事件將在一個(gè)月內(nèi)達(dá)到峰值亮度,兩顆星合并成一顆星。合并最終結(jié)果將產(chǎn)生一顆單星,它有一個(gè)簡(jiǎn)并的白矮星核心,一個(gè)氫燃層,被一個(gè)巨大的氣體包層包圍,其中大部分是氫氣。
不確定度為±16年
從89年加倍時(shí)間尺度的關(guān)鍵輸入,可以直接計(jì)算V Sge星的未來(lái)演化,所有這些都使用描述涉及許多物理機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)方程。由于最終合并事件將在2083年左右發(fā)生,所以計(jì)算給出了一個(gè)強(qiáng)有力的答案,說(shuō)明了螺旋合并發(fā)生時(shí)的亮度。這個(gè)日期的不確定度為±16年,主要是由于歷史記錄中亮度的巨大內(nèi)在抖動(dòng),沒(méi)有完美地衡量加倍的時(shí)間尺度。因此,合并時(shí)間大約在2067到2099年之間,最有可能在此范圍的中間附近。

因此,V Sge星將在夜空中顯得驚人的明亮,這比一個(gè)多世紀(jì)前已知最亮的新星(-0.5)要亮很多,上一次任何‘客星’看起來(lái)更亮是在1604年開(kāi)普勒的超新星。屆時(shí)全世界的人都知道,他們將看到一顆奇妙的客星作為天空中最亮的星星,閃耀一個(gè)月左右。不過(guò)2083年左右也是一個(gè)比較遙遠(yuǎn)的未來(lái),你能等到那個(gè)時(shí)候嗎?也許這是一個(gè)傷感的問(wèn)題,畢竟歲月不饒人,生命有盡時(shí)??!
博科園|研究/來(lái)自:路易斯安那州立大學(xué)
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