发现史上体积最小的白矮星,质量为太阳1.35倍、但只比月亮大一点

某些恒星最终演化状态为白矮星残骸,这种致密死星质量与太阳相当,体积却与地球相近,密度相当惊人。不过最近,天文学家找到了迄今为止体积最小的白矮星,质量达太阳1.35倍,体积却只比月亮大一点,就像个怪物。

白矮星是质量通常小于太阳质量8倍的恒星最终演化状态,事实上,宇宙中约97%恒星最后命运走向都是白矮星,只有那些大质量恒星爆炸后可能塌缩成中子星或黑洞。我们的太阳预计50亿年后膨胀为红巨星,之后外层也会脱落形成行星状星云、内核收缩成一颗致密白矮星。

在目前已知的白矮星中,多数质量分布在0.5~0.7太阳质量之间,半径多落在0.008~0.02太阳半径之间,也就是说,这些白矮星质量与太阳相当,却通通挤压在与地球相似的尺寸内,导致白矮星平均密度约为太阳密度百万倍,是已知密度最高的天体种类之一,只有中子星、黑洞和理论中的夸克星密度能超越白矮星。

过去也有发现几个白矮星特例,质量最低估计为太阳质量0.17倍,最高为1.33倍,然而现在科学家利用史维基瞬变探测器(Zwicky Transient Facility,ZTF),找到一颗质量为太阳1.35倍,但体积只比月亮大一点的超压缩白矮星,命名为ZTF J19011458。它的半径约2,100公里。与月球约1,700公里的半径非常接近,相比之下多数白矮星尺寸接近地球,半径约6,300公里。

根据分析,ZTF J19011458还拥有比太阳强近10亿倍的极端磁场,且以疯狂速度每7分钟就自转一圈(另一颗已知最活泼的白矮星为EPIC 228939929,每5.3分钟旋转一圈)。

团队表示,这颗白矮星很可能是由2颗白矮星相互绕旋最后整合形成,如此才能赋给它小尺寸、强磁场与加速自转的特性。ZTF J19011458可能来自2颗白矮星组成的联星系统,随着时间推移最终两者合而为一,原本预期这种情况会爆炸形成Ia型超新星,但该系统质量刚刚好可以整合为白矮星。

最终,这颗质量与尺寸对比惊人的白矮星还可能再演化成中子星,如果它真的这样做了,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。

新论文发布在《自然》(Nature)期刊。

(首图来源:凯克天文台)

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