近日，中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)助理研究員吳程遠(yuǎn)及其合作者揭示了極大質(zhì)量碳氧白矮星的形成，發(fā)現(xiàn)這類天體起源于碳氧白矮星與氦白矮星的并合。這一成果以《Formation of ultra-massive carbon–oxygen white dwarfs from the merger of carbon–oxygen and helium white dwarf pairs》為題發(fā)表在2022年5月出版的《英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月刊（MNRAS）》上。?

　　白矮星是中、小質(zhì)量恒星最后演化階段的產(chǎn)物，銀河系中97%的恒星都以白矮星結(jié)束其一生。按照組成成份，它們可分為氦白矮星、碳氧白矮星以及氧氖鎂白矮星。研究白矮星具有重要意義，它可以讓我們更好地了解巨星階段的物質(zhì)損失過程，能夠幫助我們研究恒星內(nèi)部的一些物理過程，如震動(dòng)以及擴(kuò)散等。與此同時(shí)，雙星系統(tǒng)中，極大質(zhì)量白矮星也與Ia型超新星前身星、引力波源密切相關(guān)。?

　　一般而言，質(zhì)量超過1.05 M⊙的白矮星被稱作極大質(zhì)量白矮星。最近，Gaia衛(wèi)星釋放的數(shù)據(jù)揭示了赫羅圖中極大質(zhì)量白矮星區(qū)域有數(shù)量上的增豐。這一現(xiàn)象說明一些物理機(jī)制，例如元素結(jié)晶、富中子同位素沉降等，會(huì)使得白矮星的冷卻發(fā)生延遲，進(jìn)而在赫羅圖上產(chǎn)生數(shù)量堆積現(xiàn)象。此外，這些白矮星動(dòng)力學(xué)年齡很大，暗示其具有極端冷卻延遲，進(jìn)而說明極大質(zhì)量白矮星中有一部分是碳氧白矮星。?

　　目前，極大質(zhì)量碳氧白矮星的起源依舊不清楚。為此，吳程遠(yuǎn)等人提出了碳氧白矮星與氦白矮星并合模型來解釋這類天體的起源。在該模型中，由于引力波輻射，兩顆白矮星相互靠近并最終發(fā)生并合（見圖1）。并合過程中，小質(zhì)量的氦白矮星迅速融合到大質(zhì)量碳氧白矮星上，并形成了高溫致密的包層。隨后，研究者對(duì)其并合后的演化過程進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)并合后天體類似于貧氫富碳的巨星，隨著氦包層的燃燒，中心碳氧核質(zhì)量不斷增加，并在核質(zhì)量達(dá)到1.2 M⊙后發(fā)生表面的碳點(diǎn)燃。盡管演化過程中的星風(fēng)物質(zhì)損失率會(huì)極大地影響最終白矮星的質(zhì)量，然而，表面碳點(diǎn)燃的質(zhì)量卻幾乎不受星風(fēng)大小、金屬豐度以及恒星自轉(zhuǎn)速率的影響。該工作表明，至少一部分極大質(zhì)量碳氧白矮星可以通過碳氧白矮星與氦白矮星并合產(chǎn)生。?

　　該成果受到國(guó)家自然科學(xué)基金支持。?　　??

　　論文鏈接?

圖1.雙白矮星并合示意圖。圖片源自NASA。

圖2.不同星風(fēng)假設(shè)下，碳氧白矮星與氦白矮星并合后的演化結(jié)局。圖中展示了初始-最終核質(zhì)量關(guān)系。