天文学家首次发现氧元素占主导的白矮星

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发布于2023-12-05

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天文学家首次发现氧元素占主导的白矮星

白矮星（White Dwarf，也称为简并矮星）是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。白矮星是演化到末期的恒星，主要由碳构成，外部覆盖一层氢气与氦气。白矮星在亿万年的时间里逐渐冷却、变暗，它体积小，亮度低，但密度高，质量大。1982年出版的白矮星星表表明，银河系中已被发现的白矮星有488颗，它们都是离太阳不远的近距天体。根据观测资料统计，大约有3%的恒星是白矮星，但理论分析与推算认为，白矮星应占全部恒星的10%左右。

据报道，星演化理论预言遇到新挑战天文学家利用精确星震学首次发现一颗氧元素占主导的、内核为0.45个太阳质量的白矮星。这比经典的白矮星演化模型估算的恒星内核要大40%，且其氧含量要高15%。

图来自网络

新发现将会对包括太阳在内的恒星演化过程提供新的认知，或将重塑恒星演化理论。

该结果由来自法国图卢兹恒星与行星科学研究中心的国际研究小组发现，我国研究人员也参与其中。相关研究北京时间1月9日在线发表在《自然》期刊上。

白矮星是演化到末期的恒星，我们宇宙中大约97%恒星的内核将最终演化为白矮星。参与该研究的中科院天文大科学中心LAMOST特聘青年研究员、北京师范大学在站博士后宗伟凯介绍，作为恒星活化石，白矮星保留了恒星过去演化过程中各种物理过程的踪迹，比如核燃烧和对流混合。但在恒星演化模型计算中，这些物理过程的不确定性会对估测出的恒星结构造成很大影响。

研究团队分析了开普勒卫星收集的脉动白矮星KIC08626021的高精度数据，并采用星震学的方法来研究这颗白矮星表层的光度振荡，最终揭开了白矮星内部组分的图像。

在白矮星冷却的过程中，会经历几个不同的不稳定阶段，期间会出现振动。宗伟凯介绍，由于振动，每一颗白矮星内部化学组成会表现出独特的光强变化，从而可以借助望远镜测量来进一步描绘出其内部结构。

宗伟凯介绍，研究结果为更好地校正发生在恒星（特别是前白矮星阶段）内部的核燃烧和对流混合过程提供了精确基准。同时，更加精确的白矮星内部化学组分也可以作为宇宙学计时器来确定银河系的星族年龄。

白矮星属于演化到晚年期的恒星，恒星在演化后期，抛射出大量的物质，经过大量的质量损失后，如果剩下的核的质量小于1.44个太阳质量，这颗恒星便可能演化成为白矮星。对白矮星的形成也有人认为，白矮星的前身可能是行星状星云（是宇宙中由高温气体、少量尘埃等组成的环状或圆盘状的物质），它的中心通常都有一个温度很高的恒星──中心星，它的核能源已经基本耗尽，整个星体开始慢慢冷却、晶化，直至最后死亡。

电子简并压与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。当白矮星质量进一步增大，电子简并压就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。对单星系统而言，由于没有热核反应来提供能量，白矮星在发出光热的同时，也以同样的速度冷却着。经过数千亿年的漫长岁月，年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体黑矮星。

而对于多星系统，白矮星的演化过程则有可能被改变（例如双星）。

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