史上最小、密度最大的白矮星是以月球體積包裹了太陽(yáng)質(zhì)量的恒星遺體

（圖解：在這幅藝術(shù)創(chuàng)作中，白矮星ZTF J1901+1458出現(xiàn)在月球上方；事實(shí)上，這顆白矮星位于天鷹座，距離地球130光年。 圖源：Giuseppe Parisi）

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家可能找到了史上最小且最重的白矮星，它是緩慢冷卻的恒星余燼，和月球差不多大，質(zhì)量是地球的45萬(wàn)倍。

中等大小的恒星燃料耗盡、外層脫離后留下死星，其冷卻、黯淡的核心就是白矮星，通常與地球差不多大。和大約97%的恒星一樣，太陽(yáng)也會(huì)在某一天變成白矮星。

盡管太陽(yáng)在宇宙中沒(méi)有任何恒星伴侶，但許多恒星是成對(duì)互相繞行的。當(dāng)雙星的質(zhì)量皆少于太陽(yáng)質(zhì)量的八倍，假以時(shí)日就都會(huì)發(fā)展成白矮星。

新發(fā)現(xiàn)的白矮星被標(biāo)記為ZTF J1901+1458，它距離地球130光年，可能會(huì)是白矮星成對(duì)合并的一個(gè)例子。如果這兩顆白矮星更重一些，它們就會(huì)發(fā)生猛烈的熱核爆炸，也就是Ia型超新星?？墒侨绻鼈兊募涌傎|(zhì)量低于某一閾值，它們就會(huì)形成一個(gè)重于二者任意一方的新白矮星。科學(xué)家們認(rèn)為ZTF J1901+1458就屬于這么一種情況。

（圖解：這副藝術(shù)創(chuàng)造構(gòu)想了一對(duì)每39分鐘相互繞行一次的白矮星融合燃燒形成的新的氦燃燒恒星。 圖源：David A. Aguilar/哈佛史密森天體物理學(xué)中心）

“我們發(fā)現(xiàn)了迄今為止最重且最小的白矮星?！毖芯康谝蛔髡?、帕薩迪納加州理工學(xué)院（California Institute of Technology in Pasadena）天體物理學(xué)家伊拉莉亞·卡亞佐（Ilaria Caiazzo）告訴太空網(wǎng)（Space.com）。

這一發(fā)現(xiàn)是通過(guò)加州帕羅瑪山天文臺(tái)（Palomar Observatory）茲維基瞬變?cè)O(shè)施（Zwicky Transient Facility ，簡(jiǎn)稱(chēng)ZTF）實(shí)現(xiàn)的。ZTF每?jī)赏韺?duì)整個(gè)北方天空進(jìn)行一次巡視，尋找發(fā)生閃爍、爆炸、移動(dòng)或類(lèi)似亮度變化的星體。研究協(xié)同作者、帕薩迪納加州理工學(xué)院天體物理學(xué)家凱文·伯奇（Kevin Burdge）因?yàn)檫@顆白矮星質(zhì)量極大、自旋極快而首個(gè)發(fā)現(xiàn)了它。

研究者們使用了多臺(tái)望遠(yuǎn)鏡來(lái)分析這顆約莫一億歲甚至更年輕的死星。他們用到了帕洛瑪山天文臺(tái)的海爾望遠(yuǎn)鏡（Hale Telescope），凱克天文臺(tái)（W. M. Keck Observatory）的凱克望遠(yuǎn)鏡Ⅰ（Keck telescope），歐洲蓋亞空間天文臺(tái)（European Gaia space observatory），美國(guó)夏威夷大學(xué)泛星計(jì)劃——全稱(chēng)全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)（Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System，簡(jiǎn)稱(chēng)Pan-STARRS）和NASA尼爾·格雷爾斯雨燕天文臺(tái)（Neil Gehrels Swift Observatory）。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這顆白矮星寬約2670英里（4300千米），稍大于直徑約2158英里（3474千米）的月球。ZTF J1901+1458如此小的尺寸使它成了迄今被發(fā)現(xiàn)的最小白矮星，超越了此前的紀(jì)錄保持者RE J0317-853和WD 1832+089，后兩者的直徑皆約為3100英里（5000千米）。

同時(shí)這顆新發(fā)現(xiàn)的白矮星質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.35倍，因此可能是已發(fā)現(xiàn)的最重白矮星。

“最重的白矮星同時(shí)是最小的白矮星，這可能有些違背直覺(jué)。”卡亞佐說(shuō)。她又補(bǔ)充道，受重力和其他因素的影響，白矮星越重，體積就越小。

（圖解：白矮星是致密的恒星尸體。 圖源：Future）

這顆白矮星差點(diǎn)就超過(guò)了一般認(rèn)為白矮星發(fā)生爆炸的質(zhì)量閾值?！斑@真的是極限了，”卡亞佐說(shuō)，“但凡再重一點(diǎn)點(diǎn)，它都會(huì)炸的?！?/p>

它的自轉(zhuǎn)很快，每七分鐘轉(zhuǎn)一周。據(jù)研究人員稱(chēng)，它的一對(duì)前身星盤(pán)旋融合在了一起，結(jié)果ZTF J1901+1458繼承了它們?nèi)诤虾蟮母咚傩D(zhuǎn)狀態(tài)。（已知轉(zhuǎn)速最快的白矮星是EPIC 228939929，它每5.3分鐘自轉(zhuǎn)一周）。

它的高轉(zhuǎn)速也為它帶來(lái)了強(qiáng)大的磁場(chǎng)，超過(guò)地球磁場(chǎng)的10億倍?！八羞@些特性——它的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速和強(qiáng)大磁場(chǎng)——都表明這顆白矮星的誕生與普通的白矮星不同。”卡亞佐說(shuō)。

它的質(zhì)量太大了，隨著核心巨大壓強(qiáng)迫使其電子與原子核中的質(zhì)子融合形成中子，它很可能進(jìn)一步坍縮?！八赡軙?huì)變得比月亮還小?！笨▉喿粽f(shuō)，也許縮小到1240到1865英里（2000到3000千米）寬。

（圖解：科學(xué)家可以通過(guò)超新星殘余形狀判斷爆炸類(lèi)型。左圖展現(xiàn)了大質(zhì)量恒星坍縮為超新星時(shí)留下的不對(duì)成殘余，右圖展現(xiàn)了Ia型超新星留下的對(duì)稱(chēng)殘余。 圖源：NASA/CXC/UCSC/L. Lopez等）

卡亞佐說(shuō)，如果它真的縮小了，那么在1億到2億年之后的某個(gè)時(shí)刻，它可能會(huì)變得不穩(wěn)定，并發(fā)生Ia型超新星熱核爆炸。另一種可能性是它捕獲了足夠多的電子，隨后坍縮為一顆豐中子死星，即中子星。

“中子星是一種致密星體，同時(shí)具有太陽(yáng)的質(zhì)量和人類(lèi)城市的大小，比這顆白矮星的情況還要極端?！笨▉喿粽f(shuō)。

白矮星坍縮為中子星時(shí)，原子于其核心融合很可能在短短數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)釋放巨量的熱?！罢麄€(gè)白矮星會(huì)迅速燃燒?！笨▉喿粽f(shuō)。

（圖解：巨星超新星爆炸死亡，核心坍縮，其原子和電子融合產(chǎn)生種子，形成中子星。 圖源：NASA/Dana Berry）

卡亞佐解釋說(shuō)，一般認(rèn)為中子星是遠(yuǎn)重于太陽(yáng)的恒星發(fā)生超新星爆炸時(shí)形成的。假如巨白矮星也可以坍縮為中子星，那么，可能有相當(dāng)數(shù)量的中子星就是如此形成的。但如果白矮星縮小的速度趕不上其核心冷卻形成固體結(jié)晶的速度，它可能就不會(huì)坍縮為中子星。

“我們不知道這種坍縮會(huì)否發(fā)生；也不知道當(dāng)坍縮發(fā)生后會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)果，”卡亞佐說(shuō)，“但如果白矮星能生成中子星，那這將會(huì)是一種很普遍的中子星形成方式?！?/p>

科學(xué)家們希望未來(lái)可以通過(guò)ZTF找到更多這樣的白矮星，并對(duì)白矮星整體進(jìn)行分析。

（圖解：這張全天空星圖展現(xiàn)了歐空局蓋亞衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的23萬(wàn)個(gè)白矮星。 圖源：宇宙星圖Gaia Sky；S. Jordan / T. Sagristà；德國(guó)海德堡大學(xué)天文學(xué)中心天文計(jì)算研究所）

“還有太多需要解決的問(wèn)題，例如星系中白矮星的融合率是多大，它是否足以解釋Ia型超新星的數(shù)量？”卡亞佐在聲明中寫(xiě)道，“在這種強(qiáng)力的事件中產(chǎn)生的磁場(chǎng)是怎樣的？白矮星的磁場(chǎng)強(qiáng)度為何會(huì)有如此顯著的差異？找出大量由融合中誕生的白矮星將幫助我們解答所有這些以及更多的疑問(wèn)?！?/p>

BY:Charles Q. Choi

FY:盛酒釀丸子的碗

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