白矮星的碳核需要特别高的温度和压力才能引发核聚变。白矮星缓慢吸积,达到钱德拉塞卡极限,引发碳聚变。碳聚变是在缓慢吸积后瞬间发生,整个过程完全失控,会把自身炸得灰飞烟灭。这叫la型超新星爆发。
白矮星,我们一般讨论典型碳氧白矮星,是约8倍以下太阳质量恒星,主序星演化末期,抛去外层物质留下的内核残骸。而8~10倍太阳质量的恒星,大多演化出氧氖镁白矮星,不属于典型碳氧白矮星。白矮星本身依靠电子简并压支撑,无法维持稳定持续核聚变。
碳聚变需要极高温压,如果没有大量物质吸积,引力无法引发碳聚变,只能缓慢降温,最终走向黑矮星。——这只是理论说法,黑矮星还未实际出现过,因为白矮星降温到黑矮星需要数百亿年。
缓慢吸积的碳氧白矮星,到达钱德拉塞卡极限(约1.44倍太阳质量)时,会触发失控碳聚变,发生Ia型超新星爆发。
白矮星可以从伴星持续吸积物质,质量逼近1.44M☉,内部升温,失控碳聚变,整颗恒星炸碎——Ia超新星爆发,基本不会留下中子星残骸。
两颗碳氧白矮星相撞并合,如果合并总质量>钱德拉塞卡极限,同样触发Ia超新星爆发。大质量的氧氖镁白矮星并合/吸积,有可能坍缩成中子星。因为碳的含量较低,不会引发失控碳聚变。
作者声明:该图片由AI生成
白矮星+中子星相撞,演化结果多样,可触发爆发,也可能形成更大中子星/黑洞,不能一概而论
大质量恒星氢聚变完成之后,发生氦聚变是必然的。不过氦的聚变反应不象中小质量恒星那样剧烈,产生氦闪。小质量恒星氦闪时间相当短,几秒种到几分钟之内完成。
大质量恒星,我们一般说的是>8倍太阳质量。内核可聚变的氢耗尽后,平稳点燃氦聚变,不会发生氦闪,氦燃烧是恒星正常演化阶段——红超巨星阶段。
氦闪只发生在中小质量恒星(0.8~8M☉),比如太阳的未来。恒星可聚变的氢烧完,核心氦在电子简并态下不断升温,达到阈值后,简并物质没有热膨胀降温机制,氦聚变瞬间失控爆发——氦闪。
氦闪剧烈失控阶段持续只有几秒到几分钟;氦闪之后,恒星解除简并,平稳进行长达上亿年的氦主序燃烧。
今天讨论的是两个问题,一个是白矮星的吸积合并发展阶段,一个是主序星由氢聚变到氦聚变的发展阶段。下边的总结也分成两段。
碳氧白矮星内部的碳聚变,需要极高温度压力。如果白矮星缓慢吸积伴星物质,质量达到钱德拉塞卡极限,会触发失控碳聚变,发生Ia型超新星,星体大多直接被炸碎,不会形成中子星;两颗白矮星并合、致密天体碰撞,是另一类触发剧烈核燃烧或坍缩的场景。
恒星氢聚变结束之后,发展到氦聚变阶段。氦闪不是所有恒星都会出现:只有太阳这类中小质量恒星,核心氦处于电子简并状态时,点燃氦聚变才会产生短暂剧烈的氦闪,爆发过程仅几分钟。而8倍太阳质量以上的大质量恒星,脱离简并约束,氢耗尽后会平稳启动氦聚变,不存在氦闪。
作者声明:该图片由AI生成
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