[科普中國]-索恩－祖特闊夫天體

索恩－祖特闊夫天體（英語：Thorne–?ytkow object，縮寫：T?O）是一種假設(shè)存在的恒星，是指核心有中子星存在的紅巨星或紅超巨星。這型恒星是由美國天文學(xué)家基普·索恩和波蘭天文學(xué)家安娜·祖特闊夫于1977年提出假設(shè)。2014年時(shí)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)恒星HV 2112是可能性相當(dāng)高的這型天體的候選者。

簡介索恩－祖特闊夫天體（英語：Thorne–?ytkow object，縮寫：T?O）是一種假設(shè)存在的恒星，是指核心有中子星存在的紅巨星或紅超巨星。這型恒星是由美國天文學(xué)家基普·索恩和波蘭天文學(xué)家安娜·祖特闊夫于1977年提出假設(shè)。2014年時(shí)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)恒星HV 2112是可能性相當(dāng)高的這型天體的候選者。1

形成索恩－祖特闊夫天體被認(rèn)為是恒星和中子星相撞而形成，而且常發(fā)生于紅巨星或紅超巨星。而相互撞擊的恒星可以只是在銀河系中運(yùn)動(dòng)的恒星。而相撞的情形很可能只會(huì)發(fā)生在恒星分布密度極高的球狀星團(tuán)內(nèi)。另外，中子星可能會(huì)和其他恒星形成聯(lián)星系統(tǒng)。而超新星爆炸時(shí)能量釋放不是完美的對稱，因此中子星會(huì)留下一個(gè)相對于原始軌道速度的較低速度。超新星爆炸時(shí)推動(dòng)中子星會(huì)使中子星產(chǎn)生新的軌道速度，可能形成與伴星軌道相交的新軌道。如果伴星是一顆主序星的話，將會(huì)在形成紅巨星時(shí)將中子星吞沒。

一旦中子星進(jìn)入紅巨星，中子星和紅巨星外層之間的阻力會(huì)使聯(lián)星系統(tǒng)的軌道衰減，使中子星和紅巨星的核心以螺旋形軌道向內(nèi)彼此靠近。取決于兩者之間的原始距離，這個(gè)過程可能持續(xù)數(shù)百年。當(dāng)中子星和紅巨星核心相撞時(shí)將會(huì)合并，如果合并質(zhì)量超越歐本海默極限，核心將塌縮為黑洞，并導(dǎo)致超新星爆炸。如果未超越極限則是成為單一中子星。而銀河系中估計(jì)只有20到200個(gè)索恩－祖特闊夫天體，并且壽命約10萬到100萬年。

如果白矮星和中子星合并，就可能會(huì)形成光譜類似北冕座R型變星的索恩－祖特闊夫天體。1

天體狀態(tài)中子星表面溫度極高，可以超過109K，超過除了超大質(zhì)量恒星以外其他恒星的核心溫度。如此高溫的機(jī)制是中子星周圍的氣體核聚變和中子星重力造成的氣體壓縮。因?yàn)槿绱烁叩臏囟?，?dāng)紅巨星核心外的氣體落入中子星表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生異常的核聚變過程。氫在融合后可能產(chǎn)生和尋常恒星核合成不同的同位素混合物，并且部分天文學(xué)家假設(shè)X射線爆發(fā)源中的核聚變Rp-過程也會(huì)發(fā)生在索恩－祖特闊夫天體內(nèi)部。

在觀測上，索恩－祖特闊夫天體在外觀上可能類似紅超巨星，如果其溫度夠高足以產(chǎn)生將富含氫外層剝離的恒星風(fēng)，就可能會(huì)與富含氮的沃爾夫–拉葉星相似（光譜型 WN8）。

索恩－祖特闊夫天體的形成可能是驗(yàn)證引力波存在的機(jī)會(huì)。這類天體形成時(shí)釋放的引力波頻率約為10-5到0.1Hz，并且只要是距離地球 10kpc以內(nèi)，其振幅就可被引力波探測器偵測到。不過在銀河系中這樣的發(fā)生頻率大約是平均500年1次。1

演化結(jié)局理論上T?O的演化結(jié)果是成為擁有巨大吸積盤的中子星，也就是質(zhì)量流失將會(huì)使T?O外圍的氣體包層成為盤面，而不再是T?O。這些中子星可能成為擁有吸積盤的單獨(dú)脈沖星。大質(zhì)量的吸積盤也可能使恒星塌縮，使恒星成為中子星。中子星也可能因?yàn)槲e了足夠的質(zhì)量而塌縮成黑洞。1

觀測歷史截至2014年，最晚被認(rèn)定是候選天體的HV 2112因?yàn)橛^測到一些異于一般恒星的狀態(tài)，而被認(rèn)為可能是T?O。發(fā)現(xiàn)HV 2112的團(tuán)隊(duì)注意到它的化學(xué)組成特征不完全符合理論模型，但發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)預(yù)測T?O的理論已經(jīng)相當(dāng)舊，并且在理論概念化時(shí)必須要進(jìn)行修正。2

參見中子星

類星

紅巨星

紅超巨星

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)