失控的白矮星？振奋科学界

一颗巨大的僵尸恒星正在它的母星团中暴走

这颗失控的白矮星正在逃离靠近地球的毕星团，该星团位于金牛座。

如图所示：一颗巨大的失控白矮星从毕星团中逃逸。（图片来源：罗伯特·利/国家航空和宇航局）

这听起来就像是宇宙恐怖故事中的情节——在万圣节即将来临之际，一颗死亡已久的僵尸恒星从附近被称为毕星团的星群中横冲直撞而出。但与乔治·A·罗梅罗电影中蹒跚而行的丧尸不同，相对于它逃脱的星团，这个巨大的宇宙食尸鬼以每小时22,000英里（每秒10公里）的速度移动。

然而，与其说是棘手的麻烦，不如说这颗失控的白矮星是科学界一个令人兴奋的发现。这个迷人的天体可以帮助解开关于毕星团的一些未解之谜，该星团位于距离地球约 153 光年的金牛座。例如，它可以帮助科学家确定像这样的天体在没有外援的情况下可以变得有多大。

银河系中大约97%的恒星的生命最终形式呈现为白矮星。这让天文学家们不禁要问，其余的白矮星到底发生了什么？然而，尽管这些死了的星星具有共性，但核心只有几颗白矮星的毕星团由数百颗恒星组成。人们相信这些恒星大约在同一时间（6.25亿年前）形成，而且来自同一团坍缩的气体和尘埃。

这使得天文学家想知道剩下的那些发生了什么——尽管他们有一些想法。

毕星团的恒星以松散的方式相结合，这意味着它们可以被弹射。弹射的一种方式是与其他星团进行相互作用；另一种方式与在星团之间移动的大量气体云有关。

但关键问题是，鉴于这种弹射的可能性，毕星团中没有白矮星或许是因为一些白矮星被弹射出去了。

正是这一理论促使英属哥伦比亚大学研究员大卫·米勒及其同事开始寻找那些可能从毕星团中弹出的白矮星。为了进行分析，研究人员使用了盖亚航天器收集的数据，该航天器自2013年以来持续跟踪了超过10亿颗银河系恒星。不出所料，研究小组发现了三颗白矮星，它们的速度表明它们可能是从毕星团中弹出的。

其中两颗恒星的质量是太阳的1.1倍，所以它们不太可能来自于毕星团。但第三颗恒星，即盖亚EDR3 560883558756079616，质量是太阳的1.3 倍，这表明它是一颗逃脱的星星。

“有趣的是，人们确认质量如此高的白矮星诞生于毕星团中。毕星团的恒星数量并不特别丰富，而且它也不位于银河系中特别密集的区域。大部分人认为它是一个典型的中规中矩的星团，”该团队在关于这一发现的论文中写道，“使该星团与众不同的唯一因素是它是距离太阳最近的星团。这使得人们能够探测到年份更早、温度更低的白矮星，并能够更精确地追踪逃脱的恒星，也使我们能够比其他任何星团都更加详细地研究这个星团。”

不仅如此，典型的白矮星质量大约是太阳的0.6倍，这意味着这次失控是科学家目击到的同一类型中质量最大的案例之一。由此天文学家能更好地评估分开白矮星与其他类型恒星如中子星的分界线在哪里。

太阳大小的恒星耗尽其核心的氢时，白矮星就诞生了，而氢是其核心进行核反应所需的燃料。没有燃料，核反应就无法继续进行。这些核反应的结束也意味着向外能量的结束，向外能量支撑恒星对抗自身引力的向内能量。

因此，处于这个阶段的恒星核心在自身引力下坍塌，而外层的核聚变仍在发生“膨胀”，令恒星膨胀到直径比正常情况下大10到100倍。太阳将历经大约50亿年的转变，最终直径达到火星整个轨道的直径。彼时我们的主恒星也将吞噬包括地球在内的内行星。

随着时间的推移，濒临死亡的恒星的膨化物质会不断膨胀和冷却，最终形成行星状星云。 与此同时，恒星的内核会逐渐燃烧，成为白矮星残骸，由无法进一步坍缩的物质组成。量子物理学中的一个名为电子简并压力的法则阻止了物质的进一步坍缩。然而，如果一颗恒星的质量超过太阳质量的1.4倍左右，即所谓的钱德拉塞卡极限，那么这种电子简并压力是会被抑制的，倘若恒星突破钱德拉塞卡极限，将物质拉得如此之近，它们就会成为中子星或黑洞。

白矮星通常借助从伴星中拉出的物质并将其虹吸到它们的表面来接近、有时甚至超过钱德拉塞卡极限。这诱发了白矮星表面的热核爆炸，使它看起来似乎又活过来了。

因此，当这些死星被发现接近质量极限时，这通常意味着它们是来自两颗恒星的物质产物，而不是一颗——宛若由两个恒星体缝合在一起的弗兰肯斯坦。

不过，这颗从毕星团逃逸的白矮星似乎只是一颗恒星的产物，因此它可能是迄今为止发现的质量最大的前身星。

“这为由单个前身星产生的白矮星提供了关键的观测基准，表明单个恒星可以产生质量接近于钱德拉塞卡极限的白矮星。”提出这一发现的团队写道：“毕星团不起眼的性质与其距离的临近，这两样好处相结合，足以证明疏散星团产生超大质量白矮星——包括突破钱德拉塞卡极限的白矮星——的情况可能比之前认为的更为普遍。”

研究小组的研究成果已在《天体物理学报》上发表，论文库arXiv可查阅预印本。

BY: Robert Lea

FY: 秦半两

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