天文|“超大质量”白矮星的发现表明由两颗恒星合并成一颗
天文学家发现了一颗白矮星 ， 它曾是两颗恒星 ， 这两颗恒星约在13亿年前合并成了一颗 ， 最终形成的恒星名叫WDJ0551+4135 ， 距地球约150光年距离 。
白矮星是像太阳这样的恒星在演化末期的状态 。 一旦它们消耗自身的核燃料 ， 便开始抛出外层物质 。
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剩下的是一种令人难以置信的高密度物质集合体 ， 没有融合发生 。 它的亮度来源于其储存的热能 。
这颗白矮星和其它的不同 。 通常情况下 ， 白矮星的大气层不含多少碳 ， 但WDJ0551+4135的大气层碳含量处于升高的水平 ， 并且它也比典型的白矮星更大 。
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图解：两颗白矮星融合的抽象表达 图源：华威大学 ， 马克.加里克
在新的研究宣布这项研究成果后 ， 对于天文学家来说 ， 这两个特点使它脱颖而出 。
这项研究的首席研究员是马克·霍兰德斯博士 ， 来自华威大学物理系 。 这项研究题为：“一颗具有碳氢混合大气层的超大质量白矮星 ， 可能是融合后的残余物” 。 它发表在《自然天文学》杂志上 。
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在一颗恒星演化为白矮星之前 ， 它会经历一个红巨星阶段 。 如果这个红巨星没有足够的质量来融合碳 ， 那么碳和氧将会在恒星的中心大量聚集 。
当这颗恒星脱落它的外层 ， 它最终仅剩的残余部分就是白矮星 。 尽管还有其他的类型 ， 但大多数矮星主要由碳和氧组成 。
但通常情况下 ， 碳是看不见的 ， 一层厚厚的氦气常挡住它 。 在他们的研究中 ， 研究团队用威廉·赫歇尔望远镜对白矮星进行了光谱检查 。 结果显示大气层中有异常高的碳含量 ， 这种现象是不合理的 。
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“这颗恒星是我们以前从未见过的 ， 你可能会期待看到一层氢外层 ， 有时与氦混合 ， 或者只是氦和碳的混合层” ， 第一作者霍兰德在一份新闻稿中提到 ，
“同时你不会期望看到氢和碳的组合 ， 因为在它们中间应该有一层厚厚的氦气层阻隔着 ， 当我们看着它时 ， 没有任何意义” 。
就恒星而言 ， 大多数白矮星并没有那么大 ， 通常它们约为太阳的0.6倍大小 。
但WDJ0551+4135不一样 ， 它的质量接近一般白矮星的两倍 ， 是太阳质量的1.14倍 。 对于质量如此之大的一个恒星来说 ， 它仍和其他的白矮星一样非常紧密 ， 直径只有地球的三分之二 。
它在太空中的速度也和其他的白矮星不同 ， 天文学家用“局域静止标准”来描述银河系中物质的平均运动速度 ， 在202-241km/s之间 。
但WDJ0551+4135以相对于局域静止标准的129 ± 5 km/s的速度运转 ， 比其他天体物质快得多 。
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由于年龄较大的恒星在银河系的运动轨道上速度比年龄较小的要快 ， 所以这颗白矮星的年龄一定偏老 。 事实上 ， 它的速度比银河系中其他99%的白矮星都快 。
研究人员在他们的研究中说：“我们发现这个速度处在附近与其绝对大小相似的白矮星的三维速度分布的第99个百分位上 。 由于恒星的速度弥散度随星系年龄而增加 ， WDJ0551+4135的高速运动可能意味着一个星系的年龄远比简单根据白矮星冷却推断的要早” 。
所有这三个特征都使它与其他的白矮星区别开来：它的速度、星龄 ， 质量和它可见的碳 。
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“我们认为不能以正常的恒星演化来解释 ， 两倍白矮星平均水平的质量 ， 加上比冷却推断的时间要早的运动年龄 ， ”霍兰德说 ，
“我们非常确定的是一颗恒星如何形成一颗白矮星 ， 它不会是这种情况 。 唯一可以解释它的办法是如果它是由两颗白矮星融合而成的呢” 。
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图解：碰撞白矮星的抽象表达
合并的白矮星可能是双星系统中恒星数十亿年演化的结果 ， 其中的一颗恒星在另一颗之前先演化成红巨星 ， 膨胀并包裹住另外一颗恒星 。 当第一颗恒星收缩时 ， 它们之间的轨道越来越近 ， 然后第二颗恒星经历红巨星阶段 ， 膨胀并包裹第一颗星 。
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