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

想象一下 , 一颗白热的、垂死的恒星 , 它的质量比我们的太阳还多 , 但装进一个比我们的月球大一点的球体中 。 这就是ZTFJ1901+1458 , 也是天文学家迄今发现最怪异的白矮星 , 其质量巨大但大小和月亮相当 , 就像个“怪物” 。
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
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根据恒星演化理论 , 白矮星(whitedwarf)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 , 会膨胀成一颗红巨星 。 如果红巨星没有足够质量维持更高温 , 喷出外层气体成为行星状星云 , 最后剩下由碳和氧核心堆积的致密核心就是白矮星 。
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我们所属银河系内有97%恒星都属于中、低质量恒星 , 太阳也不例外 。 50亿年后 , 太阳也将膨胀变成红巨星 , 之后外层也会脱落形成行星状星云、内核收缩成致密白矮星 。 到时水星、金星(可能包括地球)应该会被膨胀的太阳吞噬 , 而外太阳系的木星、土星、天王星、海王星则因太阳质量损失、引力减弱而往外飘 。
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从已发现的白矮星中 , 大多数白矮星的质量为0.5-0.7倍的太阳质量 , 大小接近地球 , 半径约为6300公里 。 换而言之 , 白矮星体积很小但密度极高 , 属于已知密度最高的天体之一 。
而发表于《自然》杂志上的一项研究显示 , 美国加州理工学院的天体物理学家伊拉里亚·凯亚佐(IlariaCaiazzo)团队利用“史维基瞬变探测器”(ZwickyTransientFacility , 简称为ZTF)在距离我们130光年远的天鹰座发现一颗质量为太阳1.35倍的白矮星 , 命名为ZTFJ1901+1458 。
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最奇怪的是 , 这颗白矮星的半径仅为2100公里 , 基本上比月球(半径约1700公里)大不了多少 , 是迄今发现的体积最小的白矮星 。 从数据来看 , 这颗白矮星的质量和尺寸都非常奇怪 , 本质上是违反直觉的(科学家用“aFrankensteinzombiestar”来形容这颗白矮星) 。 事实上 , ZTFJ1901+1458的质量是如此之大 , 以至于它就在大爆炸的边缘 。
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】更令人惊讶的是 , 这颗白矮星拥有比太阳强近10亿倍的极端磁场 , 并以每7分钟一圈的疯狂速度绕着它的轴旋转(已知的最活泼的白矮星 , 称为EPIC228939929 , 每5.3分钟旋转一次) 。
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凯亚佐团队研究推测 , 这颗白矮星可能是由2颗白矮星相互绕转最后合并而成 。 由于白矮星没有燃料可燃烧 , 它们无法抵抗自身的引力 , 因此质量越大、半径就越小 , 因为引力会增加并压缩核心 。 如果是原本相互绕转的两颗白矮星 , 引力增加后会“合二为一” , 最后形成一个小而强大的“宇宙怪物” 。 只有这样 , 才会赋予这颗白矮星小尺寸、强磁场与加速自转的特性 。
凯亚佐认为 , 这颗尺寸和质量不符直觉的白矮星可能还会演化成中子星 。 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 , 保持核心完好无损 , 当足够多的电子被移除时 , 核心就会坍塌 。 如果这颗白矮星最后演变成中子星 , 我们可能因此发现形成中子星的另一种假说 , 甚至说明有些中子星的前身可能为白矮星 。