發現史上體積最小的白矮星,質量為太陽 1.35 倍,但只比月亮大一點

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 02 日 9:10 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


某些恆星最終演化狀態為白矮星殘骸,這種緻密死星質量與太陽相當,體積卻與地球相近,密度相當驚人。不過最近天文學家找到迄今體積最小的白矮星,質量達太陽 1.35 倍,體積卻只比月亮大一點,就像個怪物。

白矮星是質量通常小於太陽質量 8 倍的恆星最終演化狀態,宇宙約 97% 恆星最後命運走向都是白矮星,只有大質量恆星爆炸後可能塌縮成中子星或黑洞。我們的太陽預計 50 億年後膨脹為紅巨星,之後外層也會脫落形成行星狀星雲、內核收縮成緻密白矮星。

目前已知的白矮星中,多數質量分布在 0.5~0.7 太陽質量,半徑多落在 0.008~0.02 太陽半徑,也就是說,這些白矮星質量與太陽相當,內臟卻統統擠在與地球相似的尺寸內,導致白矮星平均密度約太陽密度百萬倍,是已知密度最高的天體種類之一,只有中子星、黑洞和理論中的夸克星密度能超越白矮星。

過去也有發現幾個白矮星特例,質量最低估計為太陽質量 0.17 倍,最高為 1.33 倍,然而現在科學家利用史維基瞬變探測器(Zwicky Transient Facility,ZTF),找到一顆質量為太陽 1.35 倍,但體積只比月亮大一點的超壓縮白矮星,命名為 ZTF J1901+1458。它的半徑約 2,100 公里。與月球約 1,700 公里的半徑非常接近,相比之下多數白矮星尺寸接近地球,半徑約 6,300 公里。

根據分析,ZTF J1901+1458 擁有比太陽還強近 10 億倍的極端磁場,且以瘋狂速度每 7 分鐘就自轉一圈(另一顆已知最活潑的白矮星為 EPIC 228939929,每 5.3 分鐘旋轉一圈)。

團隊表示,這顆白矮星很可能是由 2 顆白矮星相互繞旋最後合併形成,如此才能賦予它小尺寸、強磁場與加速自轉的特性。ZTF J1901+1458 可能來自 2 顆白矮星組成的聯星系統,隨著時間推移最終兩者合而為一,原本預期這種情況會爆炸形成 Ia 型超新星,但該系統質量剛好可合併為白矮星。

最終,這顆質量與尺寸對比驚人的白矮星還可能再演化成中子星,如果它真的這樣做了,我們可能因此發現形成中子星的另一種假說,甚至說明有些中子星的前身可能為白矮星。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:凱克天文台