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为什么星团中形成的白矮星和黑洞会留在星团中,而中子星会被踢出星团? 第1页

  

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中子星是大质量恒星(大于8个太阳质量)在标志其生命终结的超新星爆炸后残留的致密核心。由于超新星爆炸不可能完全对称,而只要稍微偏离对称,这场爆炸就会给残留的中子星——它的质量较小,一般小于约2个太阳质量——充值以巨大的动能。据 Lyn & Lorimer 1994 估计,这“一脚”踹出的速度,平均为450km/s,远大于球状星团中心处的逃逸速度(一般约为50km/s)。

所以人们预期,球状星团中的中子星在诞生的同时,绝大部分都会被产生自己的爆炸踢出星团之外,漂流到银河系场星之中,甚至逃到银河系之外。

但是对球状星团的实际观测发现,其中残留的中子星数量比预期的要多,也即并没有那么大比例的中子星真的被踢走,这就是所谓的球状星图中子星“保留问题”(retention problem)。Pfahl+ 2002 对此提出了一种解释:当中子星属于一对双星的成员时,由于有伴星拽着,在超新星爆发时比较不容易被踢飞。所以通过调整双星的比例,可以解释球状星团里中子星的保留问题。


同样由大质量恒星在超新星爆炸后坍缩形成的黑洞,也有被自己踢飞的问题。但是 Mandel 2015 总结认为,黑洞诞生时把自己踢飞的速度一般不超过100km/s,比中子星的要小很多,这样会有大得多的比例不会超过球状星团的逃逸速度。


白矮星的形成则可以通过和平得多的方式——在中小质量恒星演化晚期,逐步抛出外层大气,最后剩下的就是白矮星,这样的形成过程不会给白矮星那样激烈的临门一脚,所以白矮星诞生时往往不会有很高的速度。有人(Davis+ 2006)也发现了球状星团中的白矮星在诞生时有一点小小的初始速度,但只有几个km/s,远小于球状星团的逃逸速度,所以白矮星基本上都可以在球状星团中留下来。

但是也有人指出,如果白矮星参与 Ia 型超新星的形成,它也同样可以被炸飞到100km/s以上(Hansen 2003)。




  

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