星風

從恆星不斷向外運動的物質流

星風(Stellar Wind),是一種從恆星不斷向外運動的物質流,與太陽風類似。在恆星演化方面有一定影響。一種從恆星不斷向外運動的物質流,星風現象是恆星在演化中逐漸損失質量的過程。

觀測證據


星風
星風
星風是一種從恆星不斷向外運動的物質流,星風現象是恆星在演化中逐漸損失質量的過程,星風的概念是從太陽風的啟示得來的,太陽風已有直接的觀測證據,關於星風的存在也從恆星光譜中發現了間接證據,例如,在所有的M型巨星和超巨星中,強的吸收線都分成兩條譜線,一條寬而淺,另一條銳而深,按照恆星譜線形成的理論,寬而淺的吸收線形成於光球之中,銳而深的吸收線則形成於光球之外的所謂星周物質即包層中,銳而深的星周吸收線相對於光球寬線有一個紫移,相應的速度為10公里/秒,說明包層正以此速度向外擴張,若包層中存在類似於對太陽風加速的機制,或者銳吸收線形成的包層位於遠離恆星光球的地方,就可把它解釋為星風。
事實上,在雙星武仙座α的目視伴星的光譜中,也可看到銳的星周吸收線,從譜線位移求得星周包層的運動速度達到10公里/秒,這就表明,在距離武仙座α主星至少700個天文單位的地方仍存在著吸收物質;且物質的外流速度大於該處的逃逸速度(1―2公里/秒),在其他的分光雙星中,也觀測到類似這樣的現象。此外,在OB型超巨星(見恆星光譜分類)的光譜中,普遍存在所謂的天鵝座P型星的譜線輪廓,即發射線旁邊出現紫移的吸收線。在1000―2000埃之間的紫外光譜中,從吸收分線的位移可知視向速度為1.400公里/秒,甚至達3.000公里/秒。上述觀測資料表明,這些星正在拋出熱的氣殼,以每秒上千公里的速度向外膨脹。這種現象可認為是存在星風的間接觀測證據。

起源


對星風的起源和物理過程至今(2012年)尚未完全了解。一般認為,在O、B型星中,快速自轉和輻射壓對星風的形成起著重要作用。至於冷巨星星風的起源,存在兩種理論。一種理論認為,星風類似於太陽風,是由於某種波(例如聲波等)的能量不斷輸送給色球-星冕而形成的。另一種理論認為,星風是由於接近恆星光球處的塵埃受恆星本身輻射壓驅動而形成的。星風起源理論還存在很多問題,甚至太陽風的起源問題也仍然是太陽物理中最困難的問題之一。
可能存在塵埃的地方是:①恆星光球,色球與星冕之間溫度極低的區域;②星周包層中距恆星某個距離處,由於下面物質的膨脹以及輻射的損失而使物質足夠冷卻,達到在適當壓力下氣態-固態相變的溫度範圍。星風起源理論還存在很多問題。事實上,甚至太陽風的起源問題也仍然是太陽物理中最困難的問題之一。

影響


影響
影響
有的 恆星因星風而損失的質量是很小的,例如太陽的質量損失率是每年2×10^-14太陽質量,不足以影響恆星內部結構和演化進程。然而,星風會不斷地帶走恆星的自轉角動量,從而對自轉起著制動的作用。星風對恆星演化的影響仍在研究中。恆星的質量越小,星風損失質量的速率越小。對於太陽這樣的中小質量恆星的演化過程來說,星風造成的質量損失可以忽略不計。而對於大質量恆星,如沃爾夫-拉葉星,星風造成的質量損失率很大,在其一生中質量會發生明顯的變化,星風對其演化過程具有很重要的影響。
對太陽
太陽發出的星風通常稱為太陽風,速度大約為每秒200―300公里。從冕洞吹出的太陽風速度則要快一些,大約每秒700公里。太陽通過星風損失質量的速率約為每年10^-24倍太陽質量,在一生中通過星風大約會損失掉0.01%的質量,因此星風對其演化的影響可以忽略不計。
紅巨星星風的速度較低,大約為每秒20―60公里。但是由於其星風的密度很大,並且紅巨星的表面積很大,由於星風造成的質量損失可以達到每年10^-8―10^-5倍太陽質量。

相關研究


物理學家組織網站報道,研究顯示,大質量星系內部恆星形成時會形成劇烈的星風,這些星風將氣體物質吹出星系內部,從而反過來阻止新生恆星的繼續形成。
藉助3台望遠鏡獲取的數據和圖像,一個天文學家小組發現29個天體擁有速度高達每秒2500公里的外向星風,這一速度是在之前的其它星系中所未見的。加州大學南加州星系演化研究中心研究員亞歷山大·戴蒙德-斯塔尼克和他的同事所做的這項研究的相關論文已發表在《天體物理學通報》上。