这颗白矮星可不普通，其质量之大，令天文学家们惊喜连连
白矮星、红巨星、未能爆炸的超新星，在宇宙深处，揭开“超大质量”白矮星之谜
简介:天文学家发现由两颗恒星组成的白矮星WDJ0551+4135，其质量几乎是普通白矮星的两倍，含碳量更高，运动速度更快，超过99%的白矮星。作为合并白矮星双星系统中恒星演化的结果，它可能作为超新星爆炸而失败。
天文学家在距离地球150光年的地方发现了一颗白矮星WDJ0551+4135。它曾经是两颗白矮星，在13亿年前合并为一颗。
插图：艺术家绘制的白矮星晶体。资料来源：科学新闻
白矮星是像我们的太阳这样的恒星的最终状态。一旦他们消耗了核燃料，他们就会排出外层。
剩下的是无法形容的密不可分的聚合体。他的光度来自他储存的热能。
这颗白矮星与众不同。通常，白矮星的大气不含太多碳。但WDJ0551+4135大气中的碳含量较高。它也比典型的白矮星大得多。
插图：一位艺术家对两颗白矮星合并的渲染图。图片来源：sciencealert
在宣布了新的研究发现后，这两个特征让天文学家们脱颖而出。
这项研究的首席研究员是华威大学物理系的MarkHolland博士。这项研究的标题是“一颗超大质量白矮星，其混合的氢碳大气层可能是合并的残余物。”该研究发表于三月的《自然天文学》第二版。
一颗恒星在变成白矮星之前，会经历一个红巨星阶段。如果红巨星的质量不足以熔化碳，碳和氧就会聚集在恒星的中心。
插图：红巨星。图片来源：goodfon
当一颗恒星脱落其外层时，它最终只留下像白矮星一样的残余物。大多数白矮星主要由碳和氧组成，但也有其他类型的白矮星。
但通常情况下，碳是看不见的。一层厚厚的氦气通常会阻挡它。在他们的研究中，该团队使用威廉赫歇尔望远镜对白矮星进行了光谱检查。这表明大气中的碳含量异常高，这是不可能的。
主要作者霍兰德在一份新闻稿中说：“这颗恒星是我们以前从未见过的东西。你可能会看到氢的外层，它有时与氦混合，或者只是氦与碳的混合物。”
“你看不到氢和碳同时结合，因为在碳层和氢层之间有一层厚厚的氦，而这层氦阻止了它们的结合。当我们看到它时，它没有任何意义。”
就恒星而言，许多白矮星的质量并没有那么大，它们通常是太阳质量的0.6倍。
但是WDJ0551+4135不同，它的质量几乎是典型白矮星的两倍，即1.14个太阳质量。对于这个质量的天体，它仍然像其他白矮星一样非常紧凑。它的直径只有地球的2/3。
它在太空中的速度无法与其他白矮星相提并论。天文学家用“局部静态标准”来描述银河系中物质的平均速度，约为202-241公里/秒。
但相对根据本地静态标准，WDJ0551+4135的速度比其他物质快129±5公里/秒。
由于银河系中较老的恒星比其他年轻恒星移动得更快，因此这颗白矮星必须更老。事实上，它的高速度意味着它比银河系中99%的白矮星都要快。要快。
在他们的研究中，作者说他们发现这个速度在附近白矮星的三维(3D)速度分布的第99个百分位数处具有相似的绝对大小。
WDJ0551+4135的快速运动学可能意味着一个比白矮星冷却所暗示的系统要古老得多的系统。三个特征将它与其他白矮星区分开来：它的速度/年龄、质量和可见碳。
“我们有一个无法用正常恒星演化来解释的组成，质量是白矮星平均质量的两倍，并且从冷却运动学年龄比推断的年龄更老。
“我们非常确定一颗恒星变成了白矮星，但它不应该。你能解释的唯一方法是它是两颗白矮星的合成体。”
插图：一位艺术家描绘的白矮星碰撞。图片来源：sciencealert
合并的矮星可能是双星系统数十亿年演化的结果。其中一颗恒星先于它的伴星到达红巨星阶段，并围绕着它的伴星。随着第一颗恒星收缩，两颗恒星之间的轨道越来越近。然后第二颗恒星通过它的红巨星阶段，膨胀并包围另一颗。
需要数十亿年的演化，但最终引力波的发射使轨道收缩得很厉害。结局近在咫尺，或者婚姻指日可待。当轨道足够收缩时，恒星就会合而为一。
天文学家曾预测并合白矮星的存在，然而，这颗白矮星还是出乎意料。他们预测合并应该发生在两个不同大小的白矮星之间。然而，WDJ0551+4135似乎是类似大小的白矮星之间的合并。
插图：艺术家对II型超新星的描绘。图片来源：sci-news
即使是由一对白矮星合并而成的白矮星，其质量也是有上限的。如果由此产生的恒星物体足够大，它将爆炸成为热失控的超新星。
天体物理学家认为白矮星的质量上限是太阳质量的1.4倍，但他们并不确定。该物体也可能爆炸为质量小于太阳1.4倍的超新星。1.14个太阳质量的白矮星帮助天体物理学家了解白矮星的质量上限。
科学家可以通过观察白矮星的温度来了解白矮星。白矮星不会产生任何热量，因为它不再进行核聚变。它们更像是余烬而不是恒星，通过监测恒星的冷却，科学家可以确定恒星的年龄。
然而，当两颗白矮星合并时，冷却过程就开始了。
没有一个确切的方法可以确定白矮星的年龄，两颗白矮星在合并之前可能已经是白矮星数十亿年了。不过，研究人员认为，这次合并发生在13亿年前。Holland说：“从来没有出现过质量如此之大的白矮星，尽管比你预期看到的要多，这意味着它可能已经形成了。”
“在未来，我们或许能够使用一种称为星震学的技术从白矮星的恒星脉动中了解其核心成分，这是一种独立的方法来确定这颗恒星是由合并形成的。”
Holland说：“也许，这颗恒星最令人兴奋的方面是它很少像超新星一样爆炸——这些巨大的爆炸对于绘制宇宙结构很重要，因为它们可以在很远的距离被探测到。”
”然而，对于哪些恒星系统导致超新星阶段，这里仍然存在很多不确定性。虽然听起来很奇怪，但测量这颗“失败”超新星和未来类似物的特性，可以告诉我们很多关于热核自身的信息——毁灭之道。”
BY：匿名
FY：吴伟
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