缺失的链接星？为什么这个“十几岁吸血鬼”白矮星已經如此兴奋科学家们

By Robert Lea published 2 hours ago

Astronomy

 “这是我们已經看到恰好在它的‘青少年’相中的第一个恆星” 。

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插图：一顆白矮星的描畫。主上图：在X射线和可见光中看到的Gaia22ayj。主下图：由兹威基瞬态设施拍摄的Gaia22ayj的圖像。 (Image credit: ZTF/Caltech Optical Observatories/A. Rodriguez/ wift/XRT/NASA PanSTARRS/Univ. of Hawaii.)

天文学家已經发现了将太陽一樣恒星的死亡联系到以一個“青少年吸血鬼”白矮星形式的白矮星残骸诞生的“缺失环节”。

不过，这个吸血鬼对流经你血脈的血不感兴趣。这颗問題中的白矮星被命名为Gaia22ayj位於距离地球约8150光年遠処，正在贪婪的從一颗伴星吃食恒星等离子体。

做出这一发现的团队用加利福尼亚州帕洛玛天文台的兹維基瞬态设施（ZTF）观测了白矮星。研究人员扫描過北半球夜空，狩獵“瞬变”——正在经历快速变化的天体。

Gaia22ayj最初以它的快速脉冲信号吸引了天文学家的注意，这导致它被归类为一个分离的双白矮星双星——两颗彼此環绕的白矮星。

然而，这一理论与Gaia22ayj的进一步观测不完全匹配，這解釋了它是從来見過的最极端脉动天体之一，在一個短短2分钟亮度增加了700%。

这是因为Gaia22ayj实际上是一颗吃食在一個伴星上的白矮星，这個双星正处于它的生命中一個罕见和短暂的相（或者应该是死亡）。

由兹威基瞬态设施拍摄的Gaia22ayj图像揭示它是在太空中已知最极端的脉动天体中。Gaia22ayj是图像中心的天体，在右图像中明显的比左图像更亮，左图像更早两分钟拍摄。 (Image credit: ZTF/Caltech Optical Observatories/A. Rodriguez)

知道你的死星

恒星在它們耗尽核聚变所需的燃料后死亡。它们體驗什么样的死亡和活后取决于它们的质量。

质量超过太阳八倍的恒星在剧烈的超新星爆炸中死亡，然后变成要麽高密度中子星要麽黑洞。质量更接近太阳的恒星不会“成新星”，而是经历更啞巴的转变成白矮星。

我们自己的太阳将在大约60亿年在一個膨胀的红巨星相期間丟掉它的大部分质量后體驗后一种转变，最终作为闷烧的恒星余烬溅出来。

然而，大约一半质量与太阳相似的恒星都有一個双星伴星。而且，如果它们的伴星靠得太近，白矮星能通过剥离它們的恒星物质获得一個第二次生命爆发。这种吸血鬼般的质量转移过程正是Gaia22ayj白矮星和它的伴星之间似乎正在发生的。

一顆白矮星从伴星上剥离恒星物质的描畫。(Image credit: Robert Lea (created with Canva))

Gaia22ayj最初的困惑了天文学家。它的光强度随时间变化的樣子——它的光曲线——对一個分离的双白矮星双星是没有意义的。

这导致加州理工学院兹威基瞬态设施恒星组的研究生托尼（Tony Rodriguez）质疑为什么光曲线会采取它取的形状。托尼及其同事在收集更多数据后意识到Gaia22ayj可能被一颗 “正常”低质量恒星白矮星環繞，而不是一個第二颗白矮星。他们进一步确定Gaia22ayj是高磁性的，它的白矮星成分以快速的速度自旋。

这让他们想起了一颗白矮星脉冲星，一颗高磁性死星，隨它旋转跨宇宙扫过电磁辐射，就像一座宇宙灯塔一樣。然而，在Gaia22ayj中发现的吸血鬼进食过程不是某些通常与白矮星脉冲星相關的東西。

Gaia22ayj是一个双星系统其中一颗白矮星与它的伴星是如此接近以至于质量被从伴星转移到白矮星。在这里，该系统被在X射线（左）和可见光（右）中见到。 (Image credit: Swift/XRT/NASA (left); PanSTARRS/Univ. of Hawaii (right). Image created by A. Rodriguez)

该团队最终得出结论，Gaia22ayj是白矮星脉冲星生命周期中一个缺失的环节，一個这些天体的罕见和短暂的早期相。

托尼在一份声明中说，“我们已经在一個双星系统中的白矮星看到了两个婴儿系统，它们的快速自转建立起一个强磁场。我们看到了许多成年恒星系统，在那裏白矮星正在非常缓慢的自转”。

他补充道，“但这是我们已經看到的恰好处于它的‘青少年’相的第一颗恒星，当时它已经建立了一个强大的磁场并刚刚开始将物质从伴星溜到它自己上。我们以前从未捕捉过動作中的在如此快速的旋转的同时但也急剧减速同时都从它的同伴获得质量的一个系统” 。

这一发现甚至更令人兴奋，因为这一相只持续了大约4000万年。这听起来像是一段難以置信长的时间，但當考虑太阳这样的恒星在它們甚至变成白矮星之前存活大约100亿年这段时间是相对的短。因此，这个“青少年相”只占一顆恒星寿命的0.4%。就背景而言，如果这颗恒星是一个普通人，这个青少年相将持续大约107天。

几乎没有足够的时间把你的卧室漆成黑色。

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托尼说：“在凱克天文台拍摄的数据提供了确凿的该系统有一個强大的磁场并正在将物质溜到白矮星上的证据，來自帕洛馬天文台可用的独特仪器的额外数据表明了该系统正在显著的减速” 。

该团队的研究于2月发表在《Publications of the Astronomical Society of the Pacific 》上

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