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簡介:在河漢系中隔絕咱們不遠有一顆死星的遺?。℅117-B15A)。它每隔215.19738823秒(勝過三分半鐘)就以很小的幅度脈動。自1974年此后,水文學(xué)家就對那些脈沖舉行了丈量,她們查看到這一周期特殊的寧靜。即使將那些脈動用作時鐘,則每620萬年僅丟失一秒鐘。
舉證:離咱們邇來的白矮星是天狼星B,其品質(zhì)與太陽十分,但體積僅與地球十分。要領(lǐng)會,太陽直徑可比地球大第一百貨商店多倍。圖源:原文。
在離咱們187光年的場合——在河漢系的標(biāo)準(zhǔn)下并不算很遠——有一顆基礎(chǔ)仍舊遏止震動的行星。它已經(jīng)也跟太陽一律,以至大概曾有快要六倍于太陽的品質(zhì),然而在四億年前它仍舊走結(jié)束動作主序星的階段。它先伸展成了一顆紅巨星,既而拋射出了它的外層物資。最后,它遺失了太多物資而將本人又熱又精致的中心局部表露在外。
這類天體被叫作白矮星(whitedwarf)。世界中約90%的行星最后都將衍化變成白矮星。然而,這個被稱為G117-B15A的白矮星是很特出的一顆,它大概是生人所察看到的最寧靜的光學(xué)鐘。它的亮度旗號生存順序的脈沖,其燈光每215.19738823秒(比三分半略微久一點點)就微弱地變換一次。水文學(xué)家們自1974年就發(fā)端察看那些脈沖,創(chuàng)造脈沖周期有特殊微弱的延遲。這個延遲有多小呢?即使你用那些脈沖旗號來計時,那么每620萬年它只會爆發(fā)一秒的缺點。
舉證:天狼星體例的哈勃圖像:天狼星A(重心)及其白矮星伴星B(左下方);A比B亮大概10000倍。這是隔絕太陽邇來的雙星體例之一。圖源:原文。
這個鐘走得十分準(zhǔn),是個好鐘無疑了。
從那種觀點上說,白矮星是個簡略的體例,它們不會本人爆發(fā)能量,不過呆在世界中隨功夫流失而慢慢冷卻。然而從另一種觀點上說,白矮星也是十分?jǐn)v雜的天體,由于它們的密度太大了——每立方厘米的品質(zhì)可有一噸以至更多——及至于量子力學(xué)道理在它們的構(gòu)造中起重要的效率。
白矮星中有一類被稱為DA型白矮星,它們的大氣因素主假如氫氣。即使它們的外表溫度湊巧在12000攝氏度安排,那么它們的亮度會有較莊重的周期性變革??v然變革的幅度很小,大概惟有千分之一于總亮度,然而對于自己就比擬亮的白矮星(普遍是那些湊巧比擬近的白矮星,要領(lǐng)會白矮星實質(zhì)上不會更加光亮以是咱們只能很好地察看那些靠得比擬近的)來說,這仍舊足以去察看了。這類白矮星被叫作DAV型白矮星(V表白其為變星)。
DAV型白矮星亮度的周期性變革和它們大氣中的氫元素脫不了關(guān)系。在那么的外表溫度下,那些氫亞原子由于簡單被水解而顯得不寧靜——換句話說,那些氫亞原子很簡單遺失它們的核外電子。更加地,當(dāng)某些板滯波在白矮星外層傳遞并引導(dǎo)星體外表微弱振蕩的功夫,氫亞原子的水解更簡單爆發(fā)。
板滯波在白矮星上層中的傳遞比如漣漪在水池水中的傳遞,只須要你往內(nèi)里扔塊石頭,呃,大概扔第一小學(xué)塊鵝河卵石就夠了——它不是功效很夸大的波。這種水波被稱為重力波(gravitywave),由于當(dāng)海面在石頭的效率下往下挪動了一段隔絕后,它會受重力的效率而被拉回。海面會接著進取挪動一點,但再一次會因重力效率而被拉回,如許輪回下來。
舉證:云內(nèi)爆發(fā)的重力波,2016年1月攝于博爾德縣。相機朝南,云波的線條沿貨色目標(biāo)蔓延。圖源:syfy。
在白矮星上,一致地,板滯波能在星體外表傳遞而爆發(fā)效率,并引導(dǎo)其亮度的微弱變換:星體的亮度會稍微變大,接著變小,爾后再一次變大,輪回。獨白矮星G117-B15A來說,這個輪回的周期是215.19738823秒。
舉證:天狼星B與地球巨細比較圖。圖源:原文。
水文學(xué)家們創(chuàng)造,這個周期的長度正在爆發(fā)變革,平衡每秒增大概秒(大概說其變革率為5飛秒每秒)。這個數(shù)目小得超乎凡是。為了直覺起見,咱們換用年來做單元:每過620萬年,這個周期會拉長一秒。
換而言之,即使你在紀(jì)元6202021年再次察看這顆行星,你會看到它的周期是216.19738823秒。我蓄意你有這個細心,究竟這個截止大概并不令人激動。
水文學(xué)家們觀察過很多大概惹起這個周期變革的成分,囊括磁場,囊括對該白矮星有感化的一顆伴星(在距該星很遠的軌跡上真實有一顆像暗燈膽一律的紅矮星),還囊括其余稠密成分,結(jié)果創(chuàng)造其基礎(chǔ)成分就不過白矮星自己大氣中的氫。
這個截止很美麗。本質(zhì)上天外中的高精度“時鐘”很多,比方少許毫秒脈沖星。毫秒脈沖星以至有著比白矮星更大的密度,它們猖獗自轉(zhuǎn),不妨在一秒鐘自轉(zhuǎn)幾百次,且它們的自轉(zhuǎn)十分寧靜:其自轉(zhuǎn)周期每過十億年才會有明顯的變革。然而呢,它們更簡單展示自轉(zhuǎn)漸變(glitch)的情景,即是說自轉(zhuǎn)速率簡單爆發(fā)遽然變換,這常常是行星里面力學(xué)構(gòu)造的變革(比方殼層挪動導(dǎo)全力學(xué)平穩(wěn)妨害)形成的。以是,總得來說那些“時鐘”的準(zhǔn)度相反不迭G117-B15A。
舉證:F-1亞原子鐘,坐落美利堅合眾國國度規(guī)范與本領(lǐng)接洽所,科羅拉多博爾德。該亞原子鐘每走一億年爆發(fā)的缺點不勝過一秒。圖源:原文。
再有少許亞原子鐘,它們振動周期的變革速度比咱們的白矮星鐘也要低,然而它們振動得太快了,及至于當(dāng)咱們用周期變革率除以周期長度算出來的數(shù)值去表征鐘的寧靜性的功夫(本質(zhì)上這也是一種規(guī)范本領(lǐng)去表征鐘表的寧靜性),它們的寧靜性還不如白矮星鐘。舉個例子,有一種亞原子鐘的振動周期是2.5飛秒(即秒),比擬于白矮星的光變周期215秒來說,它振動得難以相信地快。正由于它振動周期如許之短,它才顯得不寧靜——每過大概20秒鐘,它的振動周期就會翻倍,而對于白矮星來說,須要過程勝過十億年的功夫本領(lǐng)讓它的光變周期翻倍至430秒。
我領(lǐng)會這大概有點難以領(lǐng)會,但總之我想表白的道理是:這顆白矮星的明暗變革(咱們不妨用眼睛看到的那種)的等時性總體比任何其余生人已知的光學(xué)鐘都要好。
這是很要害的,由于這能讓水文學(xué)家更好地領(lǐng)會行星的里面情景,比方不妨領(lǐng)會白矮星里面的冷卻速率有多快。因為白矮星不會本人爆發(fā)熱量,以是咱們不妨運用冷卻速率去計劃白矮星的年紀(jì):其自聚變震動遏止此后已過程去了多久。這個截止不妨進一步扶助咱們更多地領(lǐng)會行星變成白矮星并漸漸遏止震動的進程,以及某顆白矮星已經(jīng)是什么典型的行星之類。
咱們的太陽也終有一天會形成白矮星,大概在70或80億年后就會,而且爾后將從來是白矮星。那么太陽遏止震動的進程是如何樣的?這將對所有銀河系爆發(fā)怎么辦的感化?這都是些風(fēng)趣的題目,而且都和暫時的接洽精細關(guān)系。
舉證:銀河系行星。圖中星體的巨細比率是精確的,然而隔絕比率不精確。圖源:syfy。
其余,這顆白矮星自己就很帥。它有著0.6倍于太陽的品質(zhì),但卻被擠得和地球差不離大;它像鐘一律準(zhǔn)時“響起”且具有十分寧靜的周期,及至于你不妨按照它來對表……并且在未來很長、很長一段功夫內(nèi)都不妨格外放心底拿它來對表。
BY: Phil Plait
FY:放蕩主義塾派
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