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科学家发现“怪物”白矮星,质量为太阳1.3倍,但大小和月球相当

 依莲369 2023-05-09 发布于四川

我们的月亮。这就是ZTFJ1901+1458,也是迄今为止天文学家发现的最奇葩的白矮星。它质量巨大,但和月球差不多大,就像一个“怪物”。

根据恒星演化理论,白矮星是许多中低质量恒星演化末期的最终产物。当一颗太阳大小的恒星接近其生命的尽头时,它会膨胀成一颗红巨星。如果红巨星没有足够的质量来维持较高的温度,外层的气体就会被喷射出来形成行星状星云,最后由碳和氧堆积起来的致密核心就是白矮星。

我们银河系中97%的恒星都是中低质量恒星,太阳也不例外。50亿年后,太阳也会膨胀成红巨星,然后外层脱落形成行星状星云,核心收缩成致密的白矮星。届时,水星和金星(可能包括地球)应该会被膨胀的太阳吞没,而太阳系外的木星、土星、天王星和海王星会因为太阳质量的损失和引力的减弱而向外漂移。

从目前已发现的白矮星来看,大部分质量为太阳质量的0.5-0.7倍,大小接近地球,半径约6300公里。换句话说,白矮星体积小但密度极高,是已知密度最高的天体之一。

而发表在《自然》期刊上的一项研究表明,来自加州理工学院的天体物理学家IlariaCaiazzo团队使用“兹维基瞬态探测器”(ZwickyTransientFacility,简称ZTF)发现了一颗白矮星,太阳质量是质量的1.35倍,位于距离我们130光年的天鹰座,并将其命名为ZTFJ1901+1458。

最奇怪的是,这颗白矮星的半径只有2100公里,基本上比月球大不了多少(半径约1700公里),是目前发现的最小的白矮星。从数据上看,这颗白矮星的质量和大小是非常奇怪,这在本质上是违反直觉的(科学家们用“科学怪人僵尸星”来形容这颗白矮星)。事实上,ZTFJ1901+1458的质量如此之大,以至于它处于大爆炸的边缘。

更令人惊奇的是,这颗白矮星拥有比太阳强近10亿倍的极端磁场,并且以每7分钟转一圈的疯狂速度绕着自己的轴自转(已知地球上最活跃的白矮星,称为EPIC228939929,每5.3分钟自转一次)。

Kaiazzo团队推测,这颗白矮星可能是由两颗白矮星相互绕转,最后并合形成的。由于白矮星没有燃料可以燃烧,它们无法抵抗自身的引力,因此它们的质量越大,随着引力的增加和对核心的压缩,它们的半径就越小。如果是两颗原本相互绕着公转的白矮星,在引力增加后会“合而为一”,最终形成一个小而强大的“宇宙怪兽”。只有这样,白矮星才会被赋予体积小、磁场强、自转加速的特点。

根据Caiazzo的说法,白矮星的大小和质量不符合直觉,也可能演化成一颗中子星。因为它的质量和密度如此之大,以至于在其核心中,电子被原子核中的质子捕获以形成中子。来自电子的压力抵抗重力,保持核心完整,当足够的电子被移除时,核心会坍塌。如果这颗白矮星最终演变成一颗中子星,我们可能会因此发现中子星形成的另一种假说,甚至暗示一些中子星可能以前是白矮星。

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