垂死的类日恒星可能不会悄无声息地消逝。随着气体团块从其膨胀的表面不均匀地喷发，每一次爆发都赋予恒星一个反向的
加州理工学院理论天体物理学家吉姆·富勒提出的一项新模型表明，这种转变过程可能远不如表面看起来那样有序。他的计算指出，逃逸物质的不均匀爆发会反复将垂死的恒星推向不同方向，在白矮星完全形成之前给予其数千次微小冲击。
混乱喷发推动垂死恒星
“在这个模型中，物质团块以不对称的方式从膨胀恒星表面混乱地喷射出去，”富勒说。“每当这种情况发生，恒星就会在相反方向受到一次微小冲击。正如牛顿所说，每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。”
富勒在帕萨迪纳举行的美国天文学会第248次会议上公布了这些发现。该研究已提交给《太平洋天文学会出版物》。
根据富勒的计算，一颗接近白矮星阶段的恒星可能会在数十万年内经历大约10,000次微小冲击。每次单独的推动仅会使恒星以每秒几米的速度移动。“这对人类来说只是慢跑的速度，”他说。
数千次冲击累积成势
尽管逃逸物质向随机方向喷射，但这些冲击并不会完全相互抵消。随着时间的推移，它们通过一种被称为“随机游走”的数学过程，产生一个方向上的整体位移。
一个简单的类比是反复抛硬币来决定向哪个方向移动。尽管每一步都是随机的，但你最终会停留在离起点有一定距离的地方。富勒的模型表明，累积的冲击可能使一颗垂死的恒星以每秒约1公里的速度向随机方向移动。
太空中的一些天体会受到强得多的推力。例如，当一颗大质量恒星作为超新星爆发时，爆炸可以将恒星残骸高速射向一个方向。天文学家长期以来一直怀疑白矮星也会受到冲击，但这一过程要温和得多，因为这些恒星并不会爆炸。
宽双星为何分离
白矮星受到冲击的证据来自加州理工学院天文学助理教授卡里姆·埃尔-巴德里领导的研究。他发现，一旦双星系统中的一员变成白矮星，这种距离遥远的恒星对（即双星）就变得不那么常见了。
这个新模型提供了一个可能的解释。每秒约1公里的净冲击可能会破坏松散束缚的恒星对的轨道，导致两颗恒星分离。
“如果双星的轨道速度低于冲击速度，宽双星就会在引力上解除束缚，”富勒解释道。
富勒利用埃尔-巴德里的观测数据以及对衰老红巨星内部对流的计算机模拟建立了该模型。这些模拟表明，靠近表面的翻腾物质可以不均匀地逃逸，而不是以平滑、平衡的模式流出。
该模型首次将许多随机方向的喷射事件与天文学家推测白矮星所受到的运动直接联系起来。
“我很高兴看到一个能够解释这一观测结果的物理模型，这个问题困扰了我好几年，”埃尔-巴德里说。
恒星冲击可能引发碰撞
该模型还做出了一个新的预测。在某些双星系统中，对垂死红巨星的反复冲击可能足以改变其轨道，使其撞向伴星。这样的碰撞可能会产生爆炸。
天文学家最终可能能够搜寻这些剧烈恒星合并的迹象，从而提供一种方法来检验富勒的模型是否准确描述了类日恒星的最终演化阶段。
这篇提交的论文题为《通过红巨星间歇性质量喷射产生的白矮星冲击》，由加州理工学院资助。