天文學家發現一顆質量超大的白矮星。但奇特的是,這顆白矮星是經由一顆白矮星與另一顆恆星合併而形成的,並非源自於單一恆星的演化。這項發現意味著罕見的白矮星可能比天文學家先前認為的還多。
美國太空總署(NASA)在8月13日發布的新聞稿中指出,藉由該局的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)對紫外光的敏銳觀測能力,天文學家發現了這顆被命名為WD 0525+526的白矮星。
白矮星是一種緻密的天體,其直徑與地球相同,這是質量不足以爆炸並使核心塌縮成超新星的恆星的最終狀態。太陽在大約50億年後也會變成白矮星。
理論上,白矮星的質量可以達到太陽的1.4倍,但質量超過太陽的白矮星很罕見。天文學家將這些天體稱為超大質量白矮星(ultra-massive white dwarf),它們可以藉由一顆大質量恆星的演化而形成,也可以藉由一顆白矮星與另一顆恆星(例如雙星)的合併而形成。
而距離地球128光年的WD 0525+526,其質量比太陽大了20%。它在可見光波段的大氣光譜與典型的白矮星相似。然而,哈伯太空望遠鏡的紫外光光譜揭示了不尋常的現象——這顆白矮星的大氣中存在碳元素的證據。
由單顆恆星演化而形成的白矮星,其大氣層由氫和氦組成。白矮星的核心通常由碳和氧或氧和氖組成,但厚厚的大氣層通常會阻止這些元素出現在白矮星的光譜中。
當一顆白矮星與另一顆恆星合併時,其大氣層中的氫和氦會在合併過程中幾乎完全燃燒殆盡。最終形成的白矮星僅有非常薄的氫和氦層,不再阻止碳到達表面,這正是哈伯太空望遠鏡在WD 0525+526上發現的特徵。
即使在經由合併而形成的已知白矮星族群中,WD 0525+526也顯得格外引人注目。這顆白矮星的溫度接近21,000克耳文(Kelvin),相當於華氏37,000度或攝氏20,538度,其質量為太陽的1.2倍,所以比該族群的其它白矮星溫度更高、質量更大。
此外,WD 0525+526的大氣碳含量是該族群中最低的,比其它經由合併而形成的白矮星少了十萬分之一。
高溫和低碳含量意味著,如果沒有哈伯太空望遠鏡對紫外光的靈敏度,天文學家就不可能辨識出這顆白矮星是經由合併而形成的。
由於WD 0525+526的起源只有在天文學家觀察其紫外光光譜後才得以揭示,因此其它看似「正常」的白矮星實際上也可能是合併的結果。研究人員樂於在未來探索這種可能性。
共同主導這項研究的英國華威大學(University of Warwick)研究人員貝德福德(Antoine Bedrad)表示,他們希望拓展這個主題的研究,看看普通白矮星家族中隱藏著多少恆星合併事件。這有助於他們了解含有白矮星的雙星和超新星爆炸。#
上述研究成果於8月6日發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)期刊上。
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