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翻譯：楊幸允

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：胡暖暖

后臺(tái)：朱宸宇

原文鏈接：https://aasnova.org/2025/02/28/record-breaking-pulsating-white-dwarf-discovered/

藝術(shù)家構(gòu)想下兩顆將要并合的白矮星。一些超大質(zhì)量的白矮星可能是兩顆小質(zhì)量白矮星并合的結(jié)果。圖片來(lái)源：歐南臺(tái)和卡爾薩達(dá)（L. Cal?ada）

研究人員發(fā)現(xiàn)了迄今為止脈動(dòng)最豐富的超大質(zhì)量白矮星——這是一個(gè)以19個(gè)不同模式脈動(dòng)、結(jié)晶化的恒星遺跡。這一發(fā)現(xiàn)為今后研究白矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分鋪平了道路。

01

在不穩(wěn)定帶的恒星遺跡

小白矮星天狼星 B 隱藏在其更大、更亮的伴星天狼星 A 的強(qiáng)光中。圖片來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航天局、歐洲空間局、空間望遠(yuǎn)鏡研究所的邦德（H. Bond）和萊斯特大學(xué)的巴斯托（M. Barstow）

當(dāng)一顆質(zhì)量大約小于太陽(yáng)八倍的恒星走到生命盡頭時(shí)，它會(huì)留下一顆白矮星：一個(gè)大小與地球相當(dāng)、結(jié)晶的恒星內(nèi)核。白矮星的初始溫度通常高于105開爾文，隨著時(shí)間的推進(jìn)它會(huì)慢慢冷卻下來(lái)。當(dāng)白矮星冷卻到 13000開爾文左右的溫度時(shí)，它們可能會(huì)進(jìn)入不穩(wěn)定帶（instability strip）：一個(gè)會(huì)引起脈動(dòng)的溫度和光度的甜區(qū)。

通過(guò)觀測(cè)白矮星的脈動(dòng)，研究人員可以窺探恒星內(nèi)部，精確地測(cè)量它的質(zhì)量并確定其化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這些測(cè)量結(jié)果對(duì)于了解超大質(zhì)量白矮星——質(zhì)量至少比太陽(yáng)大 10%的白矮星——的起源至關(guān)重要。超大質(zhì)量白矮星可能是由質(zhì)量最大的白矮星前身星的演化形成的，也可能是兩顆質(zhì)量較小的白矮星合并的結(jié)果。

02

尋找大質(zhì)量脈動(dòng)星

目前為止，研究人員只探測(cè)到了屈指可數(shù)的超大質(zhì)量白矮星的脈動(dòng)。在這些已知的脈動(dòng)星中，只有一顆被探測(cè)到八種脈動(dòng)模式的脈動(dòng)星提供了足夠詳細(xì)、能讓天文學(xué)家研究白矮星內(nèi)部的數(shù)據(jù)。阿根廷拉普拉塔天體物理研究所的弗朗西斯科·德赫羅尼莫（Francisco De Gerónimo和合作者們的目標(biāo)是通過(guò)搜尋超大質(zhì)量白矮星中的脈動(dòng)來(lái)獲得更多關(guān)于這些天體數(shù)據(jù)。

德赫羅尼莫和合作者們的搜尋計(jì)劃從羅列距離太陽(yáng)326光年范圍內(nèi)的12000多顆白矮星開始。為了找到可能發(fā)生脈動(dòng)的超大質(zhì)量白矮星，研究團(tuán)隊(duì)從這份清單中選出了質(zhì)量至少和太陽(yáng)一樣大、溫度處于不穩(wěn)定帶的白矮星。

03

未來(lái)發(fā)現(xiàn)的燃料

德赫羅尼莫團(tuán)隊(duì)的論文重點(diǎn)研究了他們用10.4米的加那利大型望遠(yuǎn)鏡（Gran Telescopio Canarias）和阿帕奇天文臺(tái)的3.5米天體物理研究會(huì)望遠(yuǎn)鏡（Astrophysical Research Consortium telescope）觀測(cè)到的白矮星樣本中的WD J0135+5722。通過(guò)對(duì)數(shù)小時(shí)的觀測(cè)的（光變曲線）數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，研究團(tuán)隊(duì)提取出了這顆白矮星脈動(dòng)的周期和幅度。

德加那利大型望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的WD J0135+572的光變曲線的傅里葉變換。圖片來(lái)源：德赫羅尼莫等人。

德赫羅尼莫等人在WD J0135+5722中總共觀測(cè)到了19種不同的脈動(dòng)模式，其周期從137秒到1345秒不等。這是迄今為止在超大質(zhì)量白矮星中探測(cè)到的最多的脈動(dòng)模式；這個(gè)發(fā)現(xiàn)為詳細(xì)研究白矮星的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開了大門。

雖然這項(xiàng)研究還需要后續(xù)的補(bǔ)充，但德赫羅尼莫的研究小組已經(jīng)能夠根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)估算出白矮星的質(zhì)量。由于他們不確定WD J0135+5722的核的化學(xué)成分，研究團(tuán)隊(duì)使用了幾個(gè)模型來(lái)估算它的質(zhì)量。如果它的核像天文學(xué)家預(yù)想的超大質(zhì)量白矮星那樣由氧和氖構(gòu)成，那它的質(zhì)量為1.118個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。如果它的核的是可能性較小的碳和氧，那么它的質(zhì)量就更大，為1.135個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。

論文原文：https://doi.org/10.3847/2041-8213/adad73

責(zé)任編輯：郭皓存

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星艦S34和超重助推器B15。圖源John Kraus。

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