险些变成超新星！科学家发现超大质量白矮星，是太阳质量的1.14倍

据华威大学天文学家领导的一个国际研究小组称，一颗巨大白矮星可能是由两颗白矮星合并在一起的结果，这颗白矮星有着富含碳的奇怪大气层，并且险些就被毁灭掉。

研究人员在距我们150光年的地方发现了一颗不同寻常的超大质量白矮星，这颗白矮星的大气成分前所未见，它是科学家们首次利用大气成分作为线索识别到的合并白矮星。

这一发现发表在昨天(3月2日)的《自然天文学》杂志上，这项发现可能会对大质量白矮星的演化过程和银河系中超新星的数量提出新的问题。

这颗名为WDJ0551+4135的恒星是一项调查在欧洲航天局盖亚望远镜的数据中发现的。天文学家们随后查看了威廉赫歇尔望远镜的拍摄数据，威廉赫歇尔望远镜专门对那些被认为特别巨大的白矮星进行光谱拍摄(多亏有盖亚任务才能这样做)。通过分析这颗恒星发出的光，天文学家们得以确定其大气的化学成分，并发现其碳含量异常地高。

研究报告的主要撰写者、英国华威大学物理系的马克·霍兰德斯(Mark Hollands)博士说:“这颗恒星和我们以前见过的都不一样。你可能会看到一些恒星有由氢组成的外层，有时是氢和氦混合，或者是氦和碳混合。但你不可能同时看到氢和碳的结合，因为它们之间应该有一层厚厚的氦气层阻止氢和碳的结合。所以当我们看到它的时候觉得非常不可思议。”

白矮星是恒星的残骸，曾经它们也像我们的太阳一样，但它们后来耗尽了所有的燃料，褪去了外层物质。大多数白矮星都相对较轻，大约是太阳质量的0.6倍，但这颗不同寻常的白矮星质量是太阳质量的1.14倍，几乎是平均白矮星质量的两倍。尽管它比我们的太阳还要重，但它却被压缩成只有地球直径的三分之二。

白矮星的年龄也是一个线索。老恒星环绕银河系运行的速度要比年轻恒星的速度快，而这个特殊白矮星的移动速度比附近99%的其他具有相同冷却年龄的白矮星都要快，这表明这颗恒星其实比它看起来还要老。

霍兰德斯博士补充说:“我们无法通过正常的恒星演化来解释这颗白矮星的构成，这颗白矮星的质量是白矮星平均质量的两倍，而且运动学上的年龄比从冷却中推断出来的年龄还要大。我们很确定一颗恒星会怎样变成一颗白矮星，而它不应该出现这样的情况。唯一的解释就是它是由两颗白矮星合并而成的。”

该理论认为，当一个双星系统中的一颗恒星在其生命末期膨胀时，它会将它的伴星包裹起来，当第一颗恒星收缩时，它会将自己的轨道拉得更近。当另一颗恒星膨胀时，也会发生同样的情况。数十亿年后，引力波将进一步缩小轨道，使这两颗恒星合并在一起。

虽然白矮星合并已经被预言会发生，但这次合并非常特殊。我们星系中大多数的合并都发生在质量不同的恒星之间，而这次合并似乎发生在两个大小相似的恒星之间。而且还有着一个因素限制着合并产生的白矮星大小：科学家认为如果这颗白矮星超过1.4倍太阳质量的话就有可能变成超新星爆炸，不过稍低质量的白矮星同样有可能变成超新星爆炸。所以这颗白矮星可以表明白矮星的质量上限可以去到哪里。

因为合并过程重新启动了恒星的冷却过程，所以很难确定这颗白矮星的年龄。这颗白矮星可能是在13亿年前合并的，但那两颗原始的白矮星可能在数十亿年前就已经存在了。

它是迄今为止被确认的为数不多的合并白矮星之一，也是唯一一个通过其组成被确认的白矮星。

霍兰德斯博士补充说:“这么大的白矮星并不多，但它们的数量比你想象的要多，这意味着它们中的一些可能是合并而来的。”

“在未来，我们可能会使用一种叫做星震学的技术，从白矮星的恒星脉动中了解白矮星的核心成分，这将会是一种可以确认这颗恒星是合并形成的独立方法。”

“也许这颗白矮星最令人兴奋的一方面就是它还差那么一点就变成了超新星爆炸——这些巨大的爆炸在绘制宇宙结构时非常重要，因为它们在很远的距离外都能被探测到。然而，什么样的恒星系统才能够进入超新星阶段仍然存在很多不确定性。这听起来可能很奇怪，测量这个‘失败’超新星(这颗白矮星)的特性，以及未来类似的白矮星，告诉了我们很多关于热核自我毁灭(超新星爆炸)的途径。”

原文：https://phys.org/news/2020-03-stars-merged-massive-white-dwarf.html