與黑洞親密接觸後 “殭屍恆星” 起死回生？

博科園-科學科普-天體物理學類

最新模擬結果，與特定型別的黑洞進行親密接觸能夠讓“沉睡”的白矮星再度醒來。在被黑洞吞噬前，白矮星的氫聚變反應已經停止。隨著黑洞的潮汐力同時朝著相反方向拉伸和擠壓白矮星，也就是所說的“潮汐瓦解事件”，這個過程實際上會重新點燃白矮星核心的聚變反應，讓白矮星起死回生。

超級計算機的模擬結果顯示，與中等質量黑洞的親密接觸能夠重新點燃“休眠”的白矮星。上一排影象展示了密度，下一排影象展示了溫度

黑洞是宇宙內最令人難以捉摸的天體之一。根據勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室進行的研究，耗盡燃料的恆星殘餘核心可能是人類首次觀測黑洞家族最神秘成員的關鍵所在。這個最神秘成員便是中等質量黑洞。研究中，科學家探尋這樣一種可能性，與中等質量黑洞進行親密接觸能否重新點燃休眠的白矮星，也就是所謂的“殭屍恆星”。

雖然當前獲取的資料證明宇宙中存在超大質量黑洞，但科學家至今尚未觀測到中等質量黑洞，即質量達到100到10萬個太陽的黑洞。研究人員認為中等質量黑洞的引力拖拽能夠在白矮星被撕裂前，重新將其點燃。

超級計算機的模擬結果顯示，與中等質量黑洞的親密接觸能夠重新點燃“休眠”的白矮星。上一排影象展示了密度，下一排影象展示了溫度

雖然當前獲取的資料證明宇宙中存在超大質量黑洞，但科學家至今尚未觀測到中等質量黑洞，即質量達到100

雖然當前獲取的資料證明宇宙中存在超大質量黑洞，但科學家至今尚未觀測到中等質量黑洞，即質量達到100

為了驗證他們的理論，研究小組藉助超級計算機對殭屍恆星與中等質量黑洞的數十次親密接觸進行模擬。除了發現中等質量黑洞能夠讓殭屍恆星起死回生，他們還證明這個過程能夠產生大量電磁波和引力波，可以藉助部署在近地軌道的探測器進行監測。研究論文刊登在9月的《天體物理學雜誌》上。

研究論文主執筆人、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的物理學家彼得·安妮諾斯表示：“看到殭屍恆星在我們模擬的每一次親密接觸中被重新點燃，是一件令人興奮的事情。但真正激發我想象力的是，這些釋放巨大能量的事件可以被觀測到。如果與地球排成一線，殭屍恆星可以充當燈塔，幫助我們搜尋從未被探測到的中等質量黑洞。”

到10

到10

萬個太陽的黑洞

模擬結果顯示恆星物質會聚合成數量不等的鈣和鐵，具體取決於白矮星與黑洞之間的距離。距離越近，核合成的效率越高，產生的鐵越多。研究指出最理想的親密接觸能夠將60%的白矮星物質聚合成鐵。這個質量轉換峰值在白矮星與黑洞間的距離達到兩個或者三個黑洞半徑時出現。

研究論文合著者、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的物理學家羅布·霍夫曼表示：“這是一種非常複雜的現象。想象一下，一顆恆星靠近黑洞。隨著它的靠近，黑洞潮汐力開始在與軌道面垂直的方向擠壓這顆恆星，將其重新點燃。但在軌道面內，引力又會拉神和撕扯這顆恆星。這是一種競爭效應。”

萬個太陽的黑洞

天狼星B

天狼星B

在此前的研究中，科學家就曾模擬潮汐力對白矮星的影響。在這項研究中，科學家首次進行相對論性模擬，模擬重新點燃白矮星的核合成過程。此外，這也是迄今為止對被潮汐力瓦解的白矮星核心內的核合成進行的解析度最高的模擬——星核內發生的反應最為猛烈。安妮諾斯表示：“這項研究計劃之所以成為可能要感謝我們的暑期學生和博士後。我們一直在培養新一代物理學家。這樣的研究專案讓剛剛踏上職業生涯的研究員有機會張開他們的翅膀，進行一些重量級模擬。”

（右）與天狼星A

休眠的白矮星有時也被稱之為“殭屍恆星”。它們是Lax型超新星爆炸的產物。這種爆炸會留下殭屍般的恆星空殼，而不是完全剝離恆星物質。迄今為止，科學家共發現大約30顆Lax型超新星。在一個由白矮星及其伴星構成的雙星系統，白矮星會剝離伴星的物質。通常情況下，白矮星會達到臨界質量，核聚變反應導致它發生爆炸，所有質量損失殆盡，但在Lax型超新星爆炸中，白矮星只會損失一半質量。

博科園-科學科普｜文：馬克·普利格/漫步宇宙/qqtaikong

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