恒星演化与死亡

热脉动

在一颗年老的AGB恒星深处,两座核炉一个套着一个:一层燃烧氦的壳被一层燃烧氢的壳包裹着。它们并不和睦地一起燃烧。相反,内层那层氦壳像一盏出毛病的引火灯,不断熄灭,又在突然而剧烈的爆发中重新点亮。每一次这样的爆发,就是一次热脉动——一种周期性的爆燃,从内部撼动整颗恒星,大约每一万到十万年发生一次。

周期是这样的。在大部分时间里,只有氢壳在燃烧,把新鲜的氦“灰”落到它下方那层休眠的氦壳上。那层氦又薄又略带简并,所以当它终于变得足够热、足够密而被点燃时,便爆炸式地点燃,在几百年里以恒星正常输出几千倍的速率释放能量。这次闪把上方各层往外推,使氢壳冷却直到熄火。然后一切平息,氢壳重新点亮,缓慢的堆积又开始了——一次接一次脉动,每一次都比上一次略强一点。

热脉动是AGB恒星化学的引擎。每一次闪都会搅动两层壳之间那块区域,慢中子俘获过程正在那里悄悄构建重元素,由此产生的对流能把这些新造出的物质挖到表面。一次脉动接一次脉动,恒星制造并暴露出碳和奇异的重原子,再在星风里把它们丢向太空。一颗恒星所经历的脉动次数——通常只有几次到几十次——有助于决定它最终为星系贡献多少碳、多少重元素。

当把AGB恒星的模型沿时间向前推演时,它的表面亮度会呈现一种锯齿状的图样:在数万年里缓慢变亮,随后随着一次热脉动在深处点火,骤然跳升又回落——这是一次看不见的核打嗝留下的、看得见的指纹。

热脉动是氦壳在AGB恒星深处一次次突然点燃的闪爆。

热脉动是内部事件,不是像造父变星那样可以直接看到的亮度“脉动”。我们在刍藁增二这类恒星上看到的缓慢脉动是另一回事——那是表面在振荡,而非壳层在闪爆。

又称
helium shell flashthermal pulse cycle氦壳闪熱脈衝