第二对双星的历史——一颗白矮星的诞生

克劳斯·科尔(Klaus Kohl)也是我们这个题目组的成员之一，他也参与了这些计算。我们选择了小质量恒星，让其中一颗星的质量为 1 个太阳质量，另一颗为 2 个太阳质量。两颗星最初的距离为太阳半径的 6.6 倍。图 9-5 给出在赫罗图中的结果。图 9-6 是以相同尺度表示的图。

这里仍然是质量较大的星演化快，并不断增大它的半径。现在双星的距离是这样选择的：只有当主星中心部分的氢全部变成氦以后，即经过 5.7 亿年以后，它才能膨胀到它的允许体积。和第一对双星的情况基本相似，这时先有一个快速的质量交换过程，总共为 500 万年。在这期间从主星上大约转移了一个太阳质量的物质到伴星上去。随后又有一个慢速的质量交换过程，总共为 1.2 亿年。在慢速质量交换结束时，最初为 2 个太阳质量的星，现在只余下 0.26 个太阳质量，它几乎把含氢丰富的全部外壳丢掉了。过去在它内部深处通过氢的核反应所生成的氦仍然留下，即现在为 0.26 个太阳质量恒星的内部是由氦组成的。在氦的外面有一个很厚的外壳，外壳内是含氢丰富的气体，密度很小。在质量损失结束时，这颗星已成为红巨星。这颗巨星的内部情况是无法观测到的，但我们可以通过计算来了解。这颗星的半径几乎为 10 个太阳半径。它的绝大部分体积属于氢外壳，被稀薄的气体充满。恒星物质的 99%都是氦，并且被压缩在一个很小的，半径只有太阳半径的 1/20 的中心小球内。它就是红巨星中的白矮星。不过它还有一个很大的外壳！质量损失结束后，外壳的膨胀力也消耗 

完了，它将逐渐落到小氦球上，同时半径大大减小。从外部看越来越像白矮星。在赫罗图中它向左下方运动到白矮星所在的地方。

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这中间伴星又怎么样了？通过原来质量较大的恒星的物质损失，使它得到了 2-0.26=1.74 个太阳质量。再次出现了主星和次星的地位发生交换的现象。现在质量较大的星（2.74 个太阳质量）获得质量以后的时间比较短，没有较大的演变，但另一颗星已变成了白矮星。计算结果证实了，在同时诞生的一对恒星中，可以形成一颗白矮星和一颗质量较大的、没有演化的主序星。这种情况和人们在天狼星双星中所观测到的一样。

佯谬和困难似乎已经得到解决。双星观测又进一步提供了一个证据，以说明恒星演化理论的基本概念大体上是正确的。

如果观测天空中的许多不相接双星，可以发现它们的质量和距离的关系会使得它们在主星把氢耗尽时，将按照以上所描述的方式发生质量交换，最后产生一颗白矮星。

但这绝不意味着，这里所描述的以产生一颗白矮星为结束的双星历史，就一定真实地描述了天狼星双星的历史。这个双星系统的某些特性仍然使人产生怀疑。我们知道，单星也可以通过星风或者是形成行星状星云的方式将外壳去掉而变成白矮星。也许天狼星双星从来就没有发生过质量交换。完全可能出现另一种情况，即质量较大的星自身将它的外壳推到空间中去，其中只有很微小的一部分落到伴星上，而大部分物质飞到宇宙中去了。这样也能够将佯谬解开，因为原来质量较大的星也是由于它的质量大而演化得快，它比现在看到的质量大的星演化得快。无论是哪一种情况，现在质量较小的星实际就是原来质量较大的星。

在新星现象中，双星系统的质量交换也起到一定作用。早在古代人们就知道有强烈光度爆发的这类恒星存在，但一直到 1954 年以后我们才知道它们可能都是密近双星。