寄生一直被认为是存在于生物之间的一种关系,没有生命的物质之间是不存在的,但近日,科学家发现了一个被怪胎天体寄生的恒星。
作为广袤宇宙中最著名的一颗恒星,我们常常将太阳当作比较其他恒星大小的标准。其实,绝大多数的恒星都很小,它们往往只有太阳质量的10%~20%。如果我们将它们称为小恒星的话,那么太阳就是中恒星,而大恒星的质量往往是太阳的几十倍甚至数百倍。
恒星家族的分布规律很有趣——小的多,大的少。如果按比例来估算的话,一颗大恒星的存在,往往意味着同时还有250多颗中恒星和5600颗小恒星。
当然,除了以质量为标准来衡量恒星大小外,我们还能按体积划分恒星家族。在它们之中,有些家伙仅凭超大的体积就跻身于大恒星之列,比如红超巨星和蓝超巨星等。不过,它们实在是浪得虚名,配不上大恒星的名份——它们其实都是虚胖子。
恒星家族的“巨无霸”
红超巨星(Red Supergiant)是恒星家族中一个很奇怪的成员:它们大多是濒临死亡的恒星,直径为太阳的几百倍到上千倍不等,是宇宙中体积最大的恒星。它们会发出较低温度的红色光芒,是恒星光谱分类的约克光谱分类中的第1级。
如果我们能把一颗红超巨星放在太阳系的中心,那么它将吞没很多行星,甚至可以吞没土星。科学家至今无法确切描述红超巨星的具体大小,因为它们的外侧是游离气体,没有明确的界限。
距离我们最近的是一颗名为参宿四(Betelgeuse)的红超巨星,它距离我们约500光年。因为较近的距离和巨大的体积,它成为除了太阳之外,人类首度能解析出其表面大小的恒星。 虽然绝大多数的红超巨星都是虚胖子,但是有些红超巨星却非常特别:它们不仅个子大,质量也大,甚至已远远超过了合理的质量上限。原来在它们体内,还有另一颗恒星!
能在恒星的肚子里发现另一颗恒星,其实并不奇怪。早在1977年,美国天文学家基普·S·索恩(Kip Stephen Thorne)和波兰天文学家安娜·祖特阔夫(Anna Zytkow)就提出假设:某些红巨星或红超巨星的体内,可能存在中子星,而这种独特的天体也被人们称为索恩-祖特阔夫天体。此后,科学家相继发现了两个疑似天体。2014年,天文学家在研究小麦哲伦星系的红超巨星时,发现了第3个候选者——一颗名为HV 2112的红超巨星,在它的内部寄生着一颗中子星。
中子星异常致密,是人类已知除黑洞外密度最大的星体,它的密度相当于水的一百万亿倍。1cm3的中子星质量可以达到0.8~20亿吨,半径为1万米的中子星的质量几乎与太阳相当。如果将地球按照这样的密度进行压缩,那么地球的直径将只有243米。
而红超巨星的外部都是些气体,透过这层气体,我们便可以观察到其内部的物质。当然,科学家并非是通过肉眼或光学望远镜来观察的,而是借助检测光谱波段来研究的。这种方法可以揭示很多恒星的内在秘密,告诉人们那里有什么化学元素。
科学家观测HV 2112的光谱时发现,它包含着锂、钼、铷等重金属的谱线,且丰度异常高,而这些化学元素则是索恩-祖特阔夫天体特有的。由于红超巨星的温度很低,而中子星的温度极高,因此红超巨星的一些气体会落入中子星,从而引发新的核融合过程。正因为如此,我们才能从光谱中发现上述重金属的谱线。而这些光谱显示的正是红超巨星与中子星复合的演化,它可以让科学家更好地理解恒星内部的化学演化过程,告诉我们这些化学元素是怎样生成的。