失控的白矮星？振奮科學界

一顆巨大的僵尸恒星正在它的母星團中暴走

這顆失控的白矮星正在逃離靠近地球的畢星團，該星團位于金牛座。

如圖所示：一顆巨大的失控白矮星從畢星團中逃逸。（圖片來源：羅伯特·利/國家航空和宇航局）

這聽起來就像是宇宙恐怖故事中的情節(jié)——在萬圣節(jié)即將來臨之際，一顆死亡已久的僵尸恒星從附近被稱為畢星團的星群中橫沖直撞而出。但與喬治·A·羅梅羅電影中蹣跚而行的喪尸不同，相對于它逃脫的星團，這個巨大的宇宙食尸鬼以每小時22,000英里（每秒10公里）的速度移動。

然而，與其說是棘手的麻煩，不如說這顆失控的白矮星是科學界一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)。這個迷人的天體可以幫助解開關(guān)于畢星團的一些未解之謎，該星團位于距離地球約 153 光年的金牛座。例如，它可以幫助科學家確定像這樣的天體在沒有外援的情況下可以變得有多大。

銀河系中大約97%的恒星的生命最終形式呈現(xiàn)為白矮星。這讓天文學家們不禁要問，其余的白矮星到底發(fā)生了什么？然而，盡管這些死了的星星具有共性，但核心只有幾顆白矮星的畢星團由數(shù)百顆恒星組成。人們相信這些恒星大約在同一時間（6.25億年前）形成，而且來自同一團坍縮的氣體和塵埃。

這使得天文學家想知道剩下的那些發(fā)生了什么——盡管他們有一些想法。

畢星團的恒星以松散的方式相結(jié)合，這意味著它們可以被彈射。彈射的一種方式是與其他星團進行相互作用；另一種方式與在星團之間移動的大量氣體云有關(guān)。

但關(guān)鍵問題是，鑒于這種彈射的可能性，畢星團中沒有白矮星或許是因為一些白矮星被彈射出去了。

正是這一理論促使英屬哥倫比亞大學研究員大衛(wèi)·米勒及其同事開始尋找那些可能從畢星團中彈出的白矮星。為了進行分析，研究人員使用了蓋亞航天器收集的數(shù)據(jù)，該航天器自2013年以來持續(xù)跟蹤了超過10億顆銀河系恒星。不出所料，研究小組發(fā)現(xiàn)了三顆白矮星，它們的速度表明它們可能是從畢星團中彈出的。

其中兩顆恒星的質(zhì)量是太陽的1.1倍，所以它們不太可能來自于畢星團。但第三顆恒星，即蓋亞EDR3 560883558756079616，質(zhì)量是太陽的1.3 倍，這表明它是一顆逃脫的星星。

“有趣的是，人們確認質(zhì)量如此高的白矮星誕生于畢星團中。畢星團的恒星數(shù)量并不特別豐富，而且它也不位于銀河系中特別密集的區(qū)域。大部分人認為它是一個典型的中規(guī)中矩的星團，”該團隊在關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)的論文中寫道，“使該星團與眾不同的唯一因素是它是距離太陽最近的星團。這使得人們能夠探測到年份更早、溫度更低的白矮星，并能夠更精確地追蹤逃脫的恒星，也使我們能夠比其他任何星團都更加詳細地研究這個星團?！?/p>

不僅如此，典型的白矮星質(zhì)量大約是太陽的0.6倍，這意味著這次失控是科學家目擊到的同一類型中質(zhì)量最大的案例之一。由此天文學家能更好地評估分開白矮星與其他類型恒星如中子星的分界線在哪里。

太陽大小的恒星耗盡其核心的氫時，白矮星就誕生了，而氫是其核心進行核反應(yīng)所需的燃料。沒有燃料，核反應(yīng)就無法繼續(xù)進行。這些核反應(yīng)的結(jié)束也意味著向外能量的結(jié)束，向外能量支撐恒星對抗自身引力的向內(nèi)能量。

因此，處于這個階段的恒星核心在自身引力下坍塌，而外層的核聚變?nèi)栽诎l(fā)生“膨脹”，令恒星膨脹到直徑比正常情況下大10到100倍。太陽將歷經(jīng)大約50億年的轉(zhuǎn)變，最終直徑達到火星整個軌道的直徑。彼時我們的主恒星也將吞噬包括地球在內(nèi)的內(nèi)行星。

隨著時間的推移，瀕臨死亡的恒星的膨化物質(zhì)會不斷膨脹和冷卻，最終形成行星狀星云。 與此同時，恒星的內(nèi)核會逐漸燃燒，成為白矮星殘骸，由無法進一步坍縮的物質(zhì)組成。量子物理學中的一個名為電子簡并壓力的法則阻止了物質(zhì)的進一步坍縮。然而，如果一顆恒星的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的1.4倍左右，即所謂的錢德拉塞卡極限，那么這種電子簡并壓力是會被抑制的，倘若恒星突破錢德拉塞卡極限，將物質(zhì)拉得如此之近，它們就會成為中子星或黑洞。

白矮星通常借助從伴星中拉出的物質(zhì)并將其虹吸到它們的表面來接近、有時甚至超過錢德拉塞卡極限。這誘發(fā)了白矮星表面的熱核爆炸，使它看起來似乎又活過來了。

因此，當這些死星被發(fā)現(xiàn)接近質(zhì)量極限時，這通常意味著它們是來自兩顆恒星的物質(zhì)產(chǎn)物，而不是一顆——宛若由兩個恒星體縫合在一起的弗蘭肯斯坦。

不過，這顆從畢星團逃逸的白矮星似乎只是一顆恒星的產(chǎn)物，因此它可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的前身星。

“這為由單個前身星產(chǎn)生的白矮星提供了關(guān)鍵的觀測基準，表明單個恒星可以產(chǎn)生質(zhì)量接近于錢德拉塞卡極限的白矮星。”提出這一發(fā)現(xiàn)的團隊寫道：“畢星團不起眼的性質(zhì)與其距離的臨近，這兩樣好處相結(jié)合，足以證明疏散星團產(chǎn)生超大質(zhì)量白矮星——包括突破錢德拉塞卡極限的白矮星——的情況可能比之前認為的更為普遍?！?/p>

研究小組的研究成果已在《天體物理學報》上發(fā)表，論文庫arXiv可查閱預印本。

BY: Robert Lea

FY: 秦半兩

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處