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：

研究发现一些白矮星会因为引力能量的释放而停止冷却

研究发现一些白矮星会因为引力能量的释放而停止冷却 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"。维多利亚大学（UVic）及其合作伙伴利用欧洲航天局盖亚卫星（Gaia satellite）提供的数据，揭示了白矮星群体在80多亿年里停止冷却的原因。维多利亚大学联合首席研究员、加拿大理论天体物理研究所国家研究员西蒙-布劳因（Simon Blouin）说："我们发现，所有白矮星都是死星的经典描述并不完整。这些白矮星要想停止冷却，就必须有办法产生额外的能量。我们不确定这是如何发生的，但现在我们对这一现象有了解释"。了解白矮星的年龄和其他方面有助于科学家重建银河系的形成过程。布劳因与华威大学的安托万-贝达尔（Antoine Bédard）和高等研究所的研究员程思豪合作，利用2019年的盖亚数据得出了这一发现。欧洲航天局盖亚太空观测站拍摄的银河全貌。图片来源：ESA/Gaia/DPAC；CC BY-SA 3.0 IGO。致谢： A. Moitinho.在白矮星中发现新的能量银河系中超过 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体状态，恒星也就从里到外凝固了。这个冷却过程可能需要数十亿年。根据这篇新论文，在一些白矮星中，内部的致密等离子体并不是简单地从内向外凝固。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迁移释放出引力能量，这种能量足以中断恒星的冷却过程数十亿年。华威大学研究员贝达尔说："这是在任何类型的恒星中首次观测到这种传输机制，这令人兴奋，因为我们并不是每天都能发现全新的天体物理现象。"为什么这种现象会发生在某些恒星上，而不是其他恒星上，这一点还不确定，但布鲁因认为这很可能是恒星的成分造成的。"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。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。布劳因补充说："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。"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：

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：

盖亚卫星和GRAVITY观察到了明亮恒星附近潜伏的棕矮星

盖亚卫星和GRAVITY观察到了明亮恒星附近潜伏的棕矮星 一个研究小组发现了运行在明亮恒星附近的褐矮星，盖亚卫星和甚大望远镜的GRAVITY仪器使这一观测成为可能。这些发现揭示了与地球与太阳距离相近的褐矮星轨道，为了解褐矮星的形成和天体动力学提供了新的视角。图片来源：欧空局，编辑法国国家科学研究中心（CNRS）、格勒诺布尔阿尔卑斯大学（Université Grenoble Alpes）和巴黎-PSL 天文台（Observatoire de Paris-PSL）[1]的研究人员组成的科学家团队首次观测到了在明亮恒星附近运行的褐矮星，这是天文精确成像的一项创举。在拍摄到的 8 个伴星[2]中，研究人员确定其中 5 个是褐矮星。褐矮星是一种尚不十分清楚的亚恒星天体，既不是恒星也不是行星，而是介于恒星和行星之间的天体[3]。这项研究中发现的这些褐矮星绕恒星运行的距离相当于我们的行星与太阳之间的距离。如此短的距离让人们对褐矮星的形成产生了疑问。此外，观测到的某些通量比科学模型预测的要弱。这可能意味着其中一些褐矮星属于双星系统也就是说，它们本身可能被较小的伴星环绕。这些史无前例的观测是通过联合使用两台仪器实现的：盖亚卫星和位于智利 Cerro Paranal 的甚大望远镜干涉仪（VLTI）。盖亚的数据对数十万个多重系统进行了编目，并记录了它们的位置和运动情况，这使得科学家们能够确定八个天体，由 VLTI 的 GRAVITY 仪器进行有针对性的观测，该仪器就像一个放大镜。虽然 GRAVITY 能够以无与伦比的精度测量恒星天体最微小的特征，[4]但它必须瞄准精确的区域这正是盖娅的工作。在 GRAVITY 接收到盖亚识别出的八个伴星的光信号后，科学家们分析了它们的光度和质量，[5]从而得出五个是褐矮星的结论。在此之前，这种"隐藏的恒星伴星"一直没有被观测到。研究小组的研究成果将于6月20日发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。这些发现不仅对这些不寻常的天体褐矮星的形成，而且对大质量系外行星和太阳系行星的形成都提供了新的见解。说明以下法国研究单位参与了这项研究：天体物理空间研究和仪器实验室（巴黎-PSL 天文台/法国国家科学研究中心/索邦大学/巴黎城市大学）、格勒诺布尔平面和天体物理研究所（法国国家科学研究中心/格勒诺布尔阿尔卑斯大学）、马赛天体物理实验室（艾克斯-马赛大学/法国国家空间研究中心/法国国家科学研究中心），以及拉格朗日实验室（法国国家科学研究中心/蔚蓝海岸天文台/蔚蓝海岸大学）。伴星是围绕恒星运行的天体。产生能量并因此发光的能力是恒星有别于行星的一个特征。与行星不同，恒星的质量足以燃烧其核心的氢。另一方面，褐矮星的质量虽然不足以燃烧氢，但仍然比行星大得多：大约是木星的 30 倍，但比太阳系的恒星太阳小 30 倍。GRAVITY 使用一种称为干涉测量法的技术，通过这种技术，多个地面望远镜可以对准同一天体进行高分辨率观测，因此即使是非常小的低光度天体也能被观测到。光度和质量是了解天体如何随时间冷却的两个关键指标，因此可以追溯天体形成的历史。DOI: 10.1051/0004-6361/202450018 ... PC版： 手机版：