研究人员发现了一些白矮星停止冷却的原因 这对以前的理解提出了挑战

研究人员发现了一些白矮星停止冷却的原因 这对以前的理解提出了挑战 翻开任何一本天文学教科书，在有关白矮星的章节中，你很可能会了解到它们是随着时间推移不断冷却的"死星"。之所以会冷却，是因为白矮星的核热源已经耗尽。在经典的图片中，这会导致白矮星内部的高密度等离子体冻结，从而导致恒星从内向外凝固。反思白矮星物理学然而，该研究所自然科学学院马丁-A.和海伦-乔尔坚（Martin A. and Helen Chooljian）成员程思豪（Sihao Cheng）于2019年发表的一项对欧洲航天局盖亚 卫星（Gaia satellite）数据的分析与这一标准图景相矛盾。它表明，一些白矮星实际上在数十亿年（占宇宙年龄的很大一部分）内都保持高温。这一发现曾让理论家们困惑不已，但今天的新论文可能会给出令人信服的解释。程说："为了让这些白矮星停止冷却，它们必须以某种方式产生额外的能量。虽然我们起初不确定这个过程可能是什么，但现在我们对它是如何发生的有了更清晰的认识"。这一认识是程思豪、华威大学的安托万-贝达尔（Antoine Bédard）和维多利亚大学的西蒙-布劳因（Simon Blouin）合作得出的。白矮星 V391 Peg 的示意图。资料来源：Chris Laurel, Celestia他们提出，在某些白矮星中，内部的致密等离子体并不是简单地从内向外冻结。相反，冻结后形成的固态晶体密度比液体小，因此开始向表面漂浮。当晶体向上漂浮时，它们会将较重的液体向下置换。密度较大的物质向恒星中心的移动释放出引力能量，这种能量足以中断恒星的冷却过程数十亿年。这一发现的一个迷人之处在于，它所涉及的物理学原理与我们在日常生活中观察到的情况类似：白矮星内的冰冻晶体是漂浮而不是下沉的。我们可以把它们的行为比作漂浮在水中的冰块。为什么这种情况会发生在某些白矮星上而不是其他白矮星上，目前还不确定，但作者认为这很可能是由于恒星的成分造成的。"有些白矮星是由两颗不同的恒星合并而成的。当这些恒星碰撞形成白矮星时，会改变恒星的成分，从而形成浮游晶体，"布劳因说。发现的意义白矮星通常被用作年龄指标：白矮星的温度越低，它的年龄就越大。然而，由于在一些白矮星中发现了额外的冷却延迟，一些特定温度的恒星可能比以前认为的要老几十亿年。更好地了解白矮星的年龄和其他方面，将有助于科学家重建银河系的形成过程。程补充说："我们的工作将需要对天文学教科书进行更新。我们希望它还能促使天文学家重新评估计算恒星群年龄的方法。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员发现有些白矮星数十亿年来持续发光的原因

研究人员发现有些白矮星数十亿年来持续发光的原因 研究人员发现了一些白矮星数十亿年来一直发光的原因：这是一个核心过程，在这个过程中，较轻的晶体上升，密度较大的液体下沉，从而平衡能量并保持表面亮度。西蒙-布劳因（Simon Blouin）与华威大学和新泽西州普林斯顿高等研究所的合著者共同进行的最新研究揭示，在这些行为怪异的恒星内核中，密度较低的晶体形成并上浮，而密度较高且含有重杂质的液体则下沉。这种固液蒸馏过程中断了数十亿年的冷却，解释了所观测到的延迟白矮星异常群体的所有特性。恒星生命周期与白矮星冷却恒星的生命周期始于气体星云，在那里，引力开始把物质拉到一起，直到物质聚集到一定数量，新太阳的内核开始把氢核熔合在一起，并向宇宙发出光。最终，大多数恒星都会耗尽核燃料，脱去外层进入行星状星云，最后变成地球大小的白矮星，不再进行核聚变。由于没有核聚变的燃料源，人们预计这些恒星在剩下的时间里只会冷却。这些关于冷却的假设为白矮星年龄的估算提供了依据，进而影响了我们对银河系形成的理解。由欧洲航天局（ESA）运营的盖亚（Gaia）从地球轨道对天空进行观测，绘制出最大、最精确的银河系三维地图。这张图片显示的是盖亚根据对近 17 亿颗恒星的测量结果绘制的银河系全天空视图。图片来源：ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO盖亚卫星观测和研究成果白矮星冷却的预期与欧洲航天局盖亚卫星的观测数据相冲突，盖亚卫星在2019年的观测数据显示，白矮星群体在超过80亿年的时间里显然能够停止冷却，这几乎是地球年龄的两倍，也是宇宙大爆炸以来年龄的一半以上。布劳因和他的合作者的发现解释了白矮星持久发光的原因"蒸馏过程"（轻晶体形成并上浮，而密度较大的液体下沉）导致引力能量的释放。这一过程输出的能量几乎完全平衡了白矮星向太空辐射的能量，使其表面光度和温度基本保持不变。"展望未来，"布劳因解释说，"在利用白矮星作为宇宙时钟来测量恒星年龄时，将这一机制考虑在内将非常重要"。西蒙-布劳因的贡献西蒙-布劳因（Simon Blouin）是加拿大理论天体物理研究所（CITA）的国家研究员，在维多利亚大学师从福尔克-赫尔维格（Falk Herwig）教授。布劳因于2019年在蒙特利尔大学获得物理学博士学位，之后在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和维多利亚大学完成博士后研究。他的工作采用多种模拟技术来改进白矮星模型。这提高了物理学家和天文学家利用这些恒星作为精确宇宙时钟的能力，有助于推断银河系恒星形成的历史。布劳因及其合作者的最新研究成果刚刚发表在《自然》（Nature）杂志上，他们确定了使延迟白矮星在数十亿年内保持高温的机制，从而解释了白矮星的第二次恒星生命。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

浮晶现象挑战教科书对白矮星的定义

浮晶现象挑战教科书对白矮星的定义 这表明一些白矮星可以产生大量额外能量，这与经典的"死星"图景不符，而天文学家最初并不确定这种情况是如何发生的。恒星物理学的突破性发现华威大学的安托万-贝达尔（Antoine Bédard）博士和加拿大维多利亚大学的西蒙-布劳因（Simon Blouin）博士在《自然》杂志上发表的最新研究揭示了这一令人费解的现象背后的机理。银河系中超过 97% 的恒星最终会变成白矮星。长期以来，科学家们一直认为这些恒星已经走到了生命的尽头。在耗尽核能之后，它们会停止产生热量并冷却下来，直到内部的高密度等离子体冻结成固态，恒星从内向外凝固。这个冷却过程可能需要数十亿年。根据这项新研究，在某些白矮星中，内部的致密等离子体并不是简单地从内向外冻结。相反，冻结后形成的固态晶体密度比液体小，因此想要漂浮起来。当晶体向上漂浮时，它们会将较重的液体向下置换。较重的物质向恒星中心的移动释放出引力能量，这种能量足以中断恒星的冷却过程数十亿年。华威大学研究员安蒂内-贝达尔（Antione Bédard）说："这种解释符合不寻常白矮星群的所有观测特性。这是在任何类型的恒星中首次观测到这种传输机制，令人兴奋：并不是每天我们都能发现全新的天体物理现象！"研究人员对为什么有些恒星会出现这种情况而有些恒星不会出现这种情况提出了一个假设。维多利亚大学加拿大理论天体物理研究所国家研究员西蒙-布劳因解释说："这种差异很可能是由于恒星的成分造成的。有些白矮星是由两颗不同的恒星合并而成的。当这些恒星碰撞形成白矮星时，会改变恒星的成分，从而形成浮游晶体。"对恒星年龄评估的影响这一新发现不仅要求修订天文学教科书，还要求天文学家重新审视他们用来确定恒星群年龄的过程。目前，白矮星通常被用作年龄指标：白矮星的温度越低，就认为它的年龄越大。然而，由于在一些白矮星中发现了额外的冷却延迟，一些特定温度的恒星可能比以前认为的要老几十亿年。贝达尔补充说："我们发现的传输机制意味着，一些白矮星在数十亿年里一直像'正常'恒星一样闪亮。这使得年龄测定和利用白矮星重建银河系形成过程的工作变得更加复杂。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

毁灭世界的恒星在大杀四方后被发现有一道奇特的金属疤痕

毁灭世界的恒星在大杀四方后被发现有一道奇特的金属疤痕 艺术家印象中的白矮星，其金属 "疤痕"（极点附近的黑斑）是由行星和小行星的毁灭造成的 ESO/L. 卡尔卡达这颗白矮星被命名为 WD 0816-310，乍一听感觉像是天文学命名过程中缺乏创意的典型例子，但如果我们想紧扣主题的话，它听起来又有点像监狱囚犯的编号。恰如其分的是，这颗濒临死亡的恒星在其暴力的过去留下了一道独特的伤疤。白矮星诞生于混沌之中当一颗具有一定质量的恒星耗尽其燃料供应时，它会被自身的废物窒息并向外爆裂，留下一个致密的内核，然后经过数万亿年冷却到宇宙的背景温度。而这通常会给任何可能围绕原恒星运行的行星带来灭顶之灾，它们的碎屑最终会倾泻到白矮星上。天文学家以前曾在白矮星上发现过这些被毁坏的世界的金属特征，但通常它们都很均匀地覆盖了整个表面。但 WD 0816-310 以某种方式把所有的金属都聚集到了一个地方，就像一个伤疤一样，这是前所未见的。当天文学家使用甚大望远镜时发现，随着白矮星的旋转，金属特征也在发生变化，这表明白矮星的某一位置聚集了更多的金属。有趣的是，这些变化与磁场的变化同步，这意味着疤痕位于白矮星的一个磁极。这表明，落向表面的行星物质被磁场引导到磁极，然后被固定在那里。研究报告的共同作者杰伊-法里希说："我们的研究工作已经证明，这些金属来自与灶神星一样大或可能比灶神星更大的行星碎片，灶神星直径约 500 公里（310 英里），是太阳系中第二大的小行星。"这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。下面的视频介绍了这一发现。 ... PC版： 手机版：

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍 该双星系统由一颗质量为0.74倍太阳质量的碳氧白矮星与一颗质量约为太阳0.33倍的热亚矮星组成。该热亚矮星的半径仅有地球的7倍左右，代表了人类目前发现的体积最小的恒星。这样一对极短轨道周期的双星能够在毫赫兹频段产生强的引力波辐射，有望被未来的空间引力波天文台如LISA、天琴以及太极显著探测到。需要特别指出的是，该双星系统的发现和研究首次验证了通过二次共有包层抛射演化形成低质量热亚矮星的理论通道（由中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出）。基于对热亚矮星形成通道的详细星族合成的研究，理论预言通过二次共有包层抛射通道形成的热亚矮星中，应该存在少部分质量低至0.32-0.36倍太阳质量的亚类。这些低质量的热亚矮星通过点燃非简并氦核形成，它们与被广泛认知的通过氦闪点燃简并氦核形成的热亚矮星（约0.45倍太阳质量）具有截然不同的质量分布。在经历第二次共有包层的物质抛射后，这些包含一颗白矮星的热亚矮星双星系统，通过引力波辐射可演化形成轨道周期短至20分钟的极短周期双星系统。但在TMTS巡天观测发现之前，国际上并未观测到完全符合上述观测性质的白矮星热亚矮星双星系统。TMTS观测系统是王晓锋团队在马化腾基金以及清华大学支持下，建成的一架独特设计的多镜筒光学巡天设备。自2020年正式运行以来，该系统以1分钟的观测频率凝视北半球的宇宙星空。截至2023年底，TMTS累计获得了超过2700万颗恒星的密集采样光变数据，包含大量高价值的短周期变源，TMTS J0526便是其中光变周期最短的系统之一。在发现该源之后，团队利用位于美国夏威夷的10米口径Keck望远镜和位于西班牙拉帕尔玛岛的10.4米口径GTC望远镜对该源进行了高时间分辨的连续光谱观测，并且使用丽江2.4米望远镜进行时序测光观测。结合高频采样观测得到的光变曲线以及光谱视向速度变化，研究团队分析得出，TMTS J0526是一颗轨道周期仅有20.5分钟的椭变双星，其中更大、更亮的子星（即可见星）在另一颗更加致密白矮星（不可见星）的潮汐引力作用下发生形变。艺术家绘制的TMTS J0526双星系统（北京天文馆 喻京川）。图中较大的那颗是热亚矮星，远处较小的那颗是其白矮星伴星。课题组供图通过分析亮度、表面引力、有效温度及质量半径关系表明可见星是一颗低质量、薄包层的热亚矮星。该双星系统包含的低质量热亚矮星、白矮星伴星以及极短的轨道周期均与二次共有包层抛射通道形成低质量热亚矮星（双星）的理论预言相符合。这是TMTS项目继发现18.9分钟蓝色大振幅脉动变星之后，研究成果第二次发表在该期刊。相关论文信息：https:// ... PC版： 手机版：

孤立静止矮星系PEARLSDG的意外发现打破了天文学界限

孤立静止矮星系PEARLSDG的意外发现打破了天文学界限 PEARLSDG 是詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）发现的一个孤立的矮星系，它没有形成新的恒星，从而违背了标准的星系演化理论，这表明我们需要修正对星系的认识。最近对矮星系的观测发现，在以前的大型光谱巡天观测范围之外存在大量的"超漫反射星系"，这表明我们对矮星系群的了解可能并不全面。在最新发表的一项研究中，卡尔顿和研究小组最初研究的是一个星系团，这是 JWST"用于再电离和透镜科学的银河系外区域"（PEARLS）项目的一部分。这个名叫 PEARLSDG 的矮星系碰巧出现在研究小组对 JWST 的一些成像中。它根本不是目标只是与主观测区域有点偏离，在他们不期望看到任何东西的空间区域。他们的研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上。银河系研究的突破PEARLSDG并不具备人们期望看到的矮星系的通常特征。它没有与附近的星系发生相互作用，但也没有形成新的恒星。事实证明，它是一个有趣的孤立静止星系。卡尔顿说："这类孤立的静止矮星系以前从未见过，除了相对少数的情况。根据我们目前对星系演化的理解，我们并不期望它们的存在，因此我们看到这个天体的事实有助于我们改进星系形成的理论，一般来说，单独存在的矮星系会继续形成新的恒星"。到目前为止，天文学家对星系演化的理解是，一个孤立的星系会继续形成年轻的恒星，否则就会与一个质量更大的伴星系发生相互作用。这一理论并不适用于 PEARLSDG，它呈现出一个老恒星群，既不形成新恒星，也不自我封闭。更令人惊喜的是，在研究小组拍摄的 JWST 图像中可以观测到单个恒星。这些恒星在 JWST 的波长下更加明亮；这是我们能以如此详细的程度看到这些恒星的最远星系之一。这些恒星的亮度让天文学家能够测量出它的距离9800 万光年。创新天文技术卡尔顿是美国亚利桑那州立大学地球与太空探索学院贝尔斯宇宙基础中心的助理研究科学家，他和研究小组在这项研究中使用了大量数据。其中包括来自 JWST 的近红外摄像机（NIRCam）的成像数据；来自亚利桑那州弗拉格斯塔夫洛厄尔发现望远镜上的 DeVeny 光学摄谱仪的光谱数据；来自NASA的 Galex 和 Spitzer 太空望远镜的档案成像；以及来自斯隆数字巡天和暗能量相机遗留巡天的地面成像。JWST 的 NIRCam 具有极高的角度分辨率和灵敏度，使研究小组能够识别这个遥远星系中的单个恒星。就像显微镜下聚焦的单个细胞一样，这些观测结果让 PEARLSDG 的各个组成部分变得清晰可见。重要的是，识别成像中的特定恒星为确定其距离提供了关键线索这些恒星具有特定的内在亮度，因此通过用 JWST 测量它们的视亮度，研究小组能够确定它们的距离有多远。事实证明，这些恒星是目前观测到的同类恒星中最遥远的几颗。通过紫外线、光学和红外线波长观测到的所有档案成像数据被汇集在一起，用于研究 PEARLSDG 的颜色。新形成的恒星有特定的颜色特征，因此没有这种特征就表明 PEARLSDG 没有形成新的恒星。洛厄尔发现望远镜的 DeVeney 摄谱仪将天文物体的光线分散成不同的组成部分，使天文学家能够详细研究其特性。例如，通过光谱数据中的特征观测到的特定波长偏移编码了有关 PEARLSDG 运动的信息，其使用的"多普勒效应"与雷达枪用来测量亚利桑那州道路上驾驶员速度的原理相同。这是证明 PEARLSDG 与其他星系没有关联，是真正孤立星系的关键。此外，光谱中的特定特征对年轻恒星的存在很敏感，因此这些特征的缺失进一步证实了成像数据中没有年轻恒星的测量结果。卡尔顿说："这绝对违背了人们对这样一个矮星系的期望。"这一发现改变了天文学家对星系如何形成和演化的认识。它表明，许多孤立的静态星系正等待着被识别，而 JWST 拥有这样的工具。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：