发现白矮星双星,注定会合二为一

利用欧洲南方天文台的观测设施,再结合加纳利群岛上的望远镜,天文学家在行星状星云Henize 2-428的中心惊奇地发现了两颗白矮星。这两颗白矮星近环绕彼此旋转,间距越来越近,大约7亿年后两颗星合二为一之时,它们便会拥有足够的物质,引发一场剧烈的超新星爆炸。这一结果于2015年2月9日发表在《自然》杂志网站上。

白矮星双星

这个天文学家团队由西班牙马德里国家天文台的米格尔·桑坦德尔-加西亚(Miguel Santander-García)领导,已经在那个星云中心发现了一对由白矮星构成的密近双星。白矮星是类似太阳的恒星死亡之后遗留的极其致密的恒星残骸,质量可与太阳相当,体积却只有地球般大小。此次发现的这两颗白矮星,总质量大约为太阳的1.8倍。这是迄今发现的质量最大的白矮星双星,未来当这两颗白矮星合并为一体时,它们将发生一场失控的热核爆炸,产生出一颗Ia型的超新星。

发现这对大质量白矮星双星的团队,进行这项观测原本是为了解决另外一个问题。他们想知道为什么一些恒星会在它们“生命”的末期产生形状如此古怪并且不对称的星云。为此,他们观测研究了一系列天体,不同寻常的行星状星云Henize 2-428正是其中一个观测目标。

研究合作者之一、欧洲南方天文台的亨利·博芬(Henri Boffin)说,“利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(Very Large Telescope)观察这个天体的中央恒星时,我们发现这团奇怪的不对称发光云团的中心不是一颗恒星,而是一对恒星。”

这一观测结果支持了这样一个理论:中央双星或许可以解释某些行星状星云的古怪形状,不过一个更有趣的结果也随之而来。

这项研究的另外一位合作者、西班牙加纳利天体物理研究所的罗马诺·科拉迪(Romano Corradi)说,“利用加纳利群岛的望远镜所做的进一步观测,让我们能够测定这两颗恒星的轨道,并推算出它们各自的质量及两者的间距。这给我们带来了一个极大的惊喜。”

他们发现,这两颗白矮星的质量都比太阳略小一些,每4个小时相互绕转一周。这两颗恒星相距足够近,按照爱因斯坦的广义相对论,它们会因为辐射引力波而盘旋着越靠越近,在未来7亿年内最终合并成一颗恒星。

合并而成的那颗恒星质量太大,会超过白矮星的理论上限,没有任何东西能够阻止它在自身引力作用下坍缩,继而爆炸成一颗超新星。“在此之前,Ia型超新星的形成是因为两颗白矮星并合,还完全只是一个理论,”这篇论文的合作者之一、通过观测获得这些数据时仍在欧洲南方天文台任职的戴维·琼斯(David Jones)解释说,“Henize 2-428中心的这对白矮星却是千真万确的!”

“这是一个极其神秘的系统,”桑坦德尔-加西亚总结说,“对于Ia型超新星的研究来说,它将产生重要影响。这类超新星被广泛用于测量天文距离,为发现宇宙在暗能量驱动下正加速膨胀提供了关键证据。”

现在,就只等这对白矮星双星并合,然后发生Ia型超新星爆发了!

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