發(fā)現(xiàn)一顆超大質(zhì)量白矮星，就在銀河系中，距離地球才150光年！

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆有著奇怪富碳大氣的巨大白矮星，可能是兩顆合并在一起的白矮星，只是勉強(qiáng)避免了毀滅。在距離地球約150光年的地方，發(fā)現(xiàn)了一顆不同尋常的超大質(zhì)量白矮星，其大氣成分前所未見(jiàn)，這是首次以其大氣成分為線索識(shí)別出合并后的白矮星這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上，可能會(huì)對(duì)我們銀河系中大質(zhì)量白矮星的演化和超新星的數(shù)量提出新問(wèn)題。

這顆名為WDJ0551+4135的恒星，是在歐洲航天局蓋亞望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家們隨后用威廉·赫歇爾望遠(yuǎn)鏡拍攝了光譜圖，重點(diǎn)放在那些被確認(rèn)為質(zhì)量特別大的白矮星上，蓋亞衛(wèi)星使這一壯舉成為可能。

通過(guò)分解恒星發(fā)出的光，天文學(xué)家們能夠確定其大氣的化學(xué)成分，并發(fā)現(xiàn)它存在著異常高的碳含量。來(lái)自華威大學(xué)物理系的主要作者馬克·霍蘭茲博士說(shuō)：這顆恒星是我們以前從未見(jiàn)過(guò)的。

你可能會(huì)期望看到外層的氫，有時(shí)與氦混合在一起，或者只是氦和碳的混合物，但不會(huì)指望同時(shí)看到氫和碳的結(jié)合，因?yàn)樵谒鼈冎g應(yīng)該有一層厚厚的氦層來(lái)阻止這一點(diǎn)，當(dāng)我們觀察它的時(shí)候，它沒(méi)有任何意義了。

為了解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)，天文學(xué)家們變成了偵探，以揭開(kāi)這顆恒星的真正起源。白矮星是像太陽(yáng)這樣的恒星演化殘骸，它們已經(jīng)耗盡了所有的燃料，并脫落了外層。大多數(shù)都相對(duì)較輕，大約是太陽(yáng)質(zhì)量的0.6倍。

但這一顆質(zhì)量為1.14倍太陽(yáng)質(zhì)量，幾乎是平均質(zhì)量的兩倍。盡管它比太陽(yáng)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，年齡較大的恒星繞銀河系運(yùn)行速度比較年輕恒星快。

而且這個(gè)天體的移動(dòng)速度比附近其他冷卻年齡相同白矮星中的99%都要快，這表明這顆恒星比看起來(lái)要老。有一種無(wú)法用正常恒星演化來(lái)解釋的成分，它的質(zhì)量是一顆白矮星平均質(zhì)量的兩倍，運(yùn)動(dòng)學(xué)年齡比冷卻推斷的要早。

現(xiàn)代天文學(xué)已非常確定一顆恒星是如何形成一顆白矮星的，它不應(yīng)該這樣做，唯一可以解釋的方法是，它是由兩顆白矮星合并而成。其理論是，當(dāng)雙星系統(tǒng)中的一顆恒星在其生命末期膨脹時(shí)，它將包裹它的伙伴，隨著第一顆恒星的收縮，它的軌道會(huì)變得更近。當(dāng)另一顆恒星膨脹時(shí)，同樣的情況也會(huì)發(fā)生。在數(shù)十億年的時(shí)間里，引力波的發(fā)射將進(jìn)一步縮小軌道，直到恒星合并在一起。

雖然已經(jīng)預(yù)測(cè)會(huì)發(fā)生白矮星合并，但這一次將特別不尋常。銀河系中的大多數(shù)合并，發(fā)生在質(zhì)量不同的恒星之間，而這次合并似乎發(fā)生在兩顆大小相似的恒星之間。由此產(chǎn)生的白矮星大小也是有限制的：

在超過(guò)1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量的情況下，人們認(rèn)為它會(huì)在超新星中爆炸，盡管這些爆炸可能會(huì)發(fā)生在質(zhì)量稍低的地方，所以這顆白矮星可以獲得多質(zhì)量并仍能存活下來(lái)時(shí)很有用。因?yàn)楹喜⑦^(guò)程重新啟動(dòng)了恒星的冷卻，所以很難確定它有多老。

白矮星可能在大約13億年前合并，但最初的兩顆白矮星可能在數(shù)十億年前就已經(jīng)存在了。它是到目前為止僅發(fā)現(xiàn)有的幾顆合并白矮星之一，也是唯一一顆通過(guò)組成被識(shí)別出來(lái)的。

沒(méi)有那么多如此巨大的白矮星，盡管有比預(yù)期的更多，這意味著它們中的一些可能是由合并形成。在未來(lái)，研究人員可能會(huì)使用一種叫做星震學(xué)的技術(shù)，從恒星脈動(dòng)中了解白矮星的核心成分，這將是一種獨(dú)立的方法，可以確認(rèn)這顆恒星是由合并形成的。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來(lái)自：華威大學(xué)

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-020-1028-0

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)