5分鐘帶你瞭解天狼星：夜空中最亮的星，白矮星的結局是什麼？

被埃及視若神明,在中國古代卻被視爲惡星,天狼星到底有何特別之處? 爲什麼遠古文明都流傳着關於天狼星的傳說呢? 天狼星又被稱爲大犬座A型,距離地球8.7光年,從宇宙的尺度來說相當於太陽系的鄰居。 但這個鄰居可不一般,它是夜空中除了太陽以外最亮的恆星。 爲什麼這麼說呢?這就要說到星塘,即星星的明暗程度。 第一個提出星等概念的是古希臘的天文學家齊帕恰斯。 公元前1135年,齊帕恰斯發表了《歷史上第一張星表》, 將星體按照明暗程度分成了六個等級,一等星最亮,六等星最暗。 而天狼星絕對星等爲1.42等,是太陽的25倍, 又因爲與地球距離較近,因而成了夜空中最亮的星。 正因如此,早在古時人類便已經注意到了天狼星的存在。 古埃及人觀察到天狼星的運行規律,與尼羅河河水的泛濫程度密切相關, 因而將天狼星奉若神明。 但在中國古代,天狼星卻是外敵入侵的徵兆, 於是有了蘇氏寫下的《惠晚雕功如滿月,西北望射天狼》。 其中的天狼便是指威脅北宋西北邊境的西夏。 不過,雖然我們看到的是一顆鑽石般閃亮的恆星, 但實際上天狼星是一個雙星系統, 由主星天狼A和半星天狼星B組成。 其中天狼星A的體積較大,是太陽的兩倍, 正處於風華正茂的主續星階段, 而不遠處的半星天狼星B,亮度僅爲天狼星A的萬分之一。 在這場宇宙華爾茲中,天狼星B實在過於不起眼, 因而直到19世紀中葉,天文學家才從望遠鏡中發現了其存在, 並在1928年確定其繞行週期爲50年。 與明亮的天狼星A不同,天狼星B又白又小, 質量與太陽相當,體積卻與地球接近。 在天文學中,這一類天體被稱爲白矮星。 對於中低質量的恆星來說, 一萬年演化走到白矮星這一步, 便算是走到了生命的盡頭。 那麼白矮星是怎麼來的呢? 以我們熟悉的太陽爲例, 51年後當太陽燃盡氫燃料, 結束熱和聚變時會膨脹成一顆紅巨星, 體積大到可以吞噬整個地球。 然而太陽只是虛泡, 其質量主要集中於內部小小的核心上, 到紅巨星階段時內核溫度已經不再升高, 於是聚變出來的碳和氧繼續堆積, 一顆白矮星便由此誕生了。 隨着太陽逐漸冷卻下來, 外顆膨脹的星辰消散之後, 只剩下一顆白矮星, 這便是太陽的未來, 也是天狼星壁的過往。 天狼星壁最初的質量是太陽的5倍, 在大約1.2億年前耗盡燃料, 隨後演變成了一顆白矮星。 作爲恆星的殘骸, 白矮星形成之初仍留有餘溫, 但沒有了能量來源, 經過漫長時間的冷卻, 最終會熄滅成爲一顆冰冷的黑矮星。 並非所有白矮星都會默默死去, 也有一些白矮星會在沉默中爆發, 這種便被稱爲IA超新星爆發, 也就是炸失。 正是因爲白矮星的狀態並不穩定, 其存在着遵循着泡利不相容原理, 依靠電子緊並壓, 勉強支撐自身重力。 泡利不相容原理是奧地利物理學家 沃爾夫岡·泡利提出的物理原理, 其全同的費米子具有相互排斥的性質, 以電子爲例, 兩個電子靠近到一定程度時, 便會產生巨大的斥力, 即電子緊並壓。 在重力的作用下, 白矮星內部的原子和電子分了家, 但由於質量大體積小, 天狼星比粉碧頭大小的物質重量不亞於一頭大象, 物質密度極高, 於是電子便被擠壓到了一起, 由此產生了電子緊並壓, 與萬有引力抗衡保持了白矮星星體的體態。 所以說白矮星其實是電子緊並壓和重力的平衡, 然而電子緊並壓是有限度的, 這個限度被稱爲錢德拉賽卡極限。 當白矮星質量達到太陽的1.44倍時, 電子緊並壓便無法與引力抗衡, 使得核心溫度升高, 最終激起碳核聚變, 在短短几秒內爆發, 從而成爲一顆IA潮汐星。 這或許就是天狼星壁的結局, 雖然天狼星壁的質量僅爲太陽的1.1倍, 但實際上憑藉着超強的引力, 天狼星壁就像貪吃蛇一樣, 仍在不斷襲擊周圍的星際物質, 包括天狼星A飄散的物質。 尤其到了天狼星A未來膨脹成紅巨星之時, 外圍物質向太空飄散, 更加助長了天狼星壁的貪吃之勢。 而天狼星壁則有可能因爲超過錢德拉賽卡極限, 最終在潮汐星爆發中結束恆星的一生。 優優獨播劇場——YoYo Television Series Exclusive