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钡星摩羯座 Zeta 的化学异常或令人惊讶的特征

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在摩羯座有一颗有趣的双星,即使用肉眼也能看到。摩羯座 Zeta 的独特之处在于其成分,将其归类为一组化学异常恒星。在它们的一生中,它们会积累钡。只是不清楚他们是如何做到的。



S-过程

许多恒星中都含有钡。一般来说,它是在处于生命周期最后阶段的老恒星中产生的。它们核心中的氢已经燃烧殆尽,轮到氦了。它们变得非常热,以至于仍然含有足够氢气的外壳开始燃烧。当核心中的氦耗尽时,碳或氧开始合成。

恒星温度进一步升高,氦气在外壳中燃烧。在最后一层,氢气仍然会燃烧掉。这就导致恒星各层发生完全不同的热核反应的情况,称为s过程。其特征之一是中子的形成,中子积聚在原子核中。



当它们太多时,它们会失去稳定性并分解,从而形成新元素,包括钡。只有摩羯座 Zeta 不处于生命周期的类似阶段。它足够年轻,里面不应该含有钡,因为它不是在正常核聚变过程中形成的。

白色伴侣

1951年,美国科学家发现了几颗类似的钡星。菲利普·基南(Philip Keenan)和威廉·比德尔曼(William Bidelman)发现,一些处于光谱巨型阶段的发光体具有钡 455.4 纳米的吸收线,有时还有锶 421.5 纳米的吸收线。这些是光谱级 G 和 K 的巨星,含有过量的氧、碳及其最简单的化合物。

他们有单电离的钡。它们几乎都是双星,其中的伴星是一颗白矮星。从这个意义上说,摩羯座 Zeta 也不例外。它的白矮星质量接近太阳。两颗恒星每 6.5 年绕其共同质心运行一周。

白矮星能够用钡澄清不清楚的情况。科学家们认为是他们制造了这种钡,然后用它污染了他们的同伴。毕竟,白矮星几乎是死亡的恒星,几乎整个外壳都脱落到周围的空间中。它已经经历了包括S过程在内的所有过程,现在只是一个白热化的密核。



一颗年轻活跃的邻近恒星捕获一颗老化恒星喷射出的物质并不奇怪。由此可见,飞马座的HR 8799作为一颗主序星,已经具备了钡星的特征。由于其伴星质量的倾斜。

稀有元素

不过,钡星级别的标准是摩羯座泽塔,距离我们 390 光年。它的系统由一颗光谱级G的黄巨星和一颗氢白矮星组成。后者已经在巨大的阶段幸存下来,并用重元素饱和了它的伴星,包括碳、氧,最重要的是钡。此外,该系统的主要成分被发现含有天体光谱学中相对稀有的元素,如镨和铌(它通常是在锆的放射性同位素衰变过程中形成的)。

正是由于后者,我们才有可能发现,按照宇宙标准,摩羯座Zeta在昨天才变成了钡,也就是距今只有300万年。原则上,钡星的数量并不多,或许原因在于它们的探测难度。这样的一对明星,从一开始就一定很特别。这涉及到他们彼此的距离很近以及一定的质量指数,因为他们的年龄差异应该很大。



然后,一颗更大的恒星应该能够在其内部启动 s 过程,但并非所有发光体都会发生这种情况。但即便如此,如果第二颗恒星比第一颗恒星年轻不了多少,质量转移也可能不会发生。垂死恒星合成重元素的时间非常短。如果两个伴星的年龄相近,一段时间后,第一颗白矮星就会加入第二颗同类的白矮星。

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