發現一顆超大質量白矮星,就在銀河系中,距離地球才150光年!

2020-12-06 騰訊網

天文學家發現一顆有著奇怪富碳大氣的巨大白矮星，可能是兩顆合併在一起的白矮星，只是勉強避免了毀滅。在距離地球約150光年的地方，發現了一顆不同尋常的超大質量白矮星，其大氣成分前所未見，這是首次以其大氣成分為線索識別出合併後的白矮星這一發現發表在《自然天文學》期刊上，可能會對我們銀河系中大質量白矮星的演化和超新星的數量提出新問題。

這顆名為WDJ0551+4135的恆星，是在歐洲航天局蓋亞望遠鏡的觀測數據中發現。天文學家們隨後用威廉·赫歇爾望遠鏡拍攝了光譜圖，重點放在那些被確認為質量特別大的白矮星上，蓋亞衛星使這一壯舉成為可能。

通過分解恆星發出的光，天文學家們能夠確定其大氣的化學成分，並發現它存在著異常高的碳含量。來自華威大學物理系的主要作者馬克·霍蘭茲博士說：這顆恆星是我們以前從未見過的。

你可能會期望看到外層的氫，有時與氦混合在一起，或者只是氦和碳的混合物，但不會指望同時看到氫和碳的結合，因為在它們之間應該有一層厚厚的氦層來阻止這一點，當我們觀察它的時候，它沒有任何意義了。

為了解開這個謎團，天文學家們變成了偵探，以揭開這顆恆星的真正起源。白矮星是像太陽這樣的恆星演化殘骸，它們已經耗盡了所有的燃料，並脫落了外層。大多數都相對較輕，大約是太陽質量的0.6倍。

但這一顆質量為1.14倍太陽質量，幾乎是平均質量的兩倍。儘管它比太陽重，但它被壓縮成地球直徑的三分之二。白矮星的年齡也是一條線索，年齡較大的恆星繞銀河系運行速度比較年輕恆星快。

而且這個天體的移動速度比附近其他冷卻年齡相同白矮星中的99%都要快，這表明這顆恆星比看起來要老。有一種無法用正常恆星演化來解釋的成分，它的質量是一顆白矮星平均質量的兩倍，運動學年齡比冷卻推斷的要早。

現代天文學已非常確定一顆恆星是如何形成一顆白矮星的，它不應該這樣做，唯一可以解釋的方法是，它是由兩顆白矮星合併而成。其理論是，當雙星系統中的一顆恆星在其生命末期膨脹時，它將包裹它的夥伴，隨著第一顆恆星的收縮，它的軌道會變得更近。當另一顆恆星膨脹時，同樣的情況也會發生。在數十億年的時間裡，引力波的發射將進一步縮小軌道，直到恆星合併在一起。

雖然已經預測會發生白矮星合併，但這一次將特別不尋常。銀河系中的大多數合併，發生在質量不同的恆星之間，而這次合併似乎發生在兩顆大小相似的恆星之間。由此產生的白矮星大小也是有限制的：

在超過1.4倍太陽質量的情況下，人們認為它會在超新星中爆炸，儘管這些爆炸可能會發生在質量稍低的地方，所以這顆白矮星可以獲得多質量並仍能存活下來時很有用。因為合併過程重新啟動了恆星的冷卻，所以很難確定它有多老。

白矮星可能在大約13億年前合併，但最初的兩顆白矮星可能在數十億年前就已經存在了。它是到目前為止僅發現有的幾顆合併白矮星之一，也是唯一一顆通過組成被識別出來的。

沒有那麼多如此巨大的白矮星，儘管有比預期的更多，這意味著它們中的一些可能是由合併形成。在未來，研究人員可能會使用一種叫做星震學的技術，從恆星脈動中了解白矮星的核心成分，這將是一種獨立的方法，可以確認這顆恆星是由合併形成的。

博科園｜研究/來自：華威大學

參考期刊《自然天文學》

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