太空微波爐：潮汐力可加熱白矮星至想不到的高溫

白矮星是恆星停止核融合後留下的緻密殘骸，屬簡併星（degenerate stars），結構特性極度違反直覺：質量越大，體積反而越小。白矮星常以雙星系統存在，系統的多數白矮星年齡極為古老，表面溫度通常已冷卻至約 4,000K。然近期研究發現有一類週期極短的白矮星雙星系統，兩顆天體繞行週期不到一小時。與理論預測相反，這些白矮星表面溫度高達 10,000K~30,000K，半徑膨脹至理論值兩倍大。

此現象促使京都大學領導團隊重新檢驗潮汐理論，並嘗試利用理論預測白矮星在短週期雙星軌道不尋常的溫度，論文發表於《天體物理學期刊》（The Astrophysical Journal）。潮汐力常導致雙星系統天體變形，並影響軌道演化。潮汐加熱理論在解釋熱木星與母恆星的溫度及軌道特性已取得成功，團隊還想知道：潮汐加熱是否能解釋短週期雙星中白矮星的高溫現象？

團隊建立理論模型，解釋短週期雙星系統白矮星溫度演化。框架有高度普適性，可預測雙星系統白矮星過去與未來溫度變化及軌道演化歷程。

結果顯示，潮汐力能強烈影響這類白矮星的演化。系統較小白矮星的潮汐拉力會加熱質量較大但密度較低的伴星，使後者膨脹，表面溫度升高至至少10,000K。由於這種膨脹效應，團隊預測白矮星開始相互作用（質量傳輸mass transfer）前，半徑通常應為理論預測兩倍，短週期白矮星雙星開始交互作用的軌道週期可能比預期長三倍，代表更早發生交互作用。另一項令人意外的發現是，團隊在理論模型結果觀察到，即使最古老最冷的白矮星系統達到洛希瓣（Roche lobe）臨界發生接觸時，軌道週期也比理論預測短更多，也導致更明顯的重力波訊號變化。由於這些系統的重力波頻率更低（約2mHz），代表它們可能成為LISA等低頻率重力波探測器的理想目標。

潮汐加熱確實提升白矮星溫度，也大大改變系統軌道動力學，使最老白矮星雙星進入質量傳輸階段時，軌道週期明顯縮短，遠低於理論預期值。這不僅挑戰以往假設白矮星接觸時已完全簡併且冷卻的理論，也重新定義短週期白矮星雙星的演化時序與可觀測性。團隊計畫之後將理論框架用於碳氧白矮星的雙星系統，以更深入了解Ia型爆炸的前身。團隊將特別關注雙簡併系統（double-degenerate）或合併情形，實際溫度條件是否支持此類型爆炸機制。