我們的月亮。這就是ZTFJ1901+1458,也是迄今為止天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最奇葩的白矮星。它質(zhì)量巨大,但和月球差不多大,就像一個“怪物”。
根據(jù)恒星演化理論,白矮星是許多中低質(zhì)量恒星演化末期的最終產(chǎn)物。當(dāng)一顆太陽大小的恒星接近其生命的盡頭時,它會膨脹成一顆紅巨星。如果紅巨星沒有足夠的質(zhì)量來維持較高的溫度,外層的氣體就會被噴射出來形成行星狀星云,最后由碳和氧堆積起來的致密核心就是白矮星。
我們銀河系中97%的恒星都是中低質(zhì)量恒星,太陽也不例外。50億年后,太陽也會膨脹成紅巨星,然后外層脫落形成行星狀星云,核心收縮成致密的白矮星。屆時,水星和金星(可能包括地球)應(yīng)該會被膨脹的太陽吞沒,而太陽系外的木星、土星、天王星和海王星會因為太陽質(zhì)量的損失和引力的減弱而向外漂移。
從目前已發(fā)現(xiàn)的白矮星來看,大部分質(zhì)量為太陽質(zhì)量的0.5-0.7倍,大小接近地球,半徑約6300公里。換句話說,白矮星體積小但密度極高,是已知密度最高的天體之一。
而發(fā)表在《自然》期刊上的一項研究表明,來自加州理工學(xué)院的天體物理學(xué)家IlariaCaiazzo團(tuán)隊使用“茲維基瞬態(tài)探測器”(ZwickyTransientFacility,簡稱ZTF)發(fā)現(xiàn)了一顆白矮星,太陽質(zhì)量是質(zhì)量的1.35倍,位于距離我們130光年的天鷹座,并將其命名為ZTFJ1901+1458。
最奇怪的是,這顆白矮星的半徑只有2100公里,基本上比月球大不了多少(半徑約1700公里),是目前發(fā)現(xiàn)的最小的白矮星。從數(shù)據(jù)上看,這顆白矮星的質(zhì)量和大小是非常奇怪,這在本質(zhì)上是違反直覺的(科學(xué)家們用“科學(xué)怪人僵尸星”來形容這顆白矮星)。事實上,ZTFJ1901+1458的質(zhì)量如此之大,以至于它處于大爆炸的邊緣。
更令人驚奇的是,這顆白矮星擁有比太陽強(qiáng)近10億倍的極端磁場,并且以每7分鐘轉(zhuǎn)一圈的瘋狂速度繞著自己的軸自轉(zhuǎn)(已知地球上最活躍的白矮星,稱為EPIC228939929,每5.3分鐘自轉(zhuǎn)一次)。
Kaiazzo團(tuán)隊推測,這顆白矮星可能是由兩顆白矮星相互繞轉(zhuǎn),最后并合形成的。由于白矮星沒有燃料可以燃燒,它們無法抵抗自身的引力,因此它們的質(zhì)量越大,隨著引力的增加和對核心的壓縮,它們的半徑就越小。如果是兩顆原本相互繞著公轉(zhuǎn)的白矮星,在引力增加后會“合而為一”,最終形成一個小而強(qiáng)大的“宇宙怪獸”。只有這樣,白矮星才會被賦予體積小、磁場強(qiáng)、自轉(zhuǎn)加速的特點。
根據(jù)Caiazzo的說法,白矮星的大小和質(zhì)量不符合直覺,也可能演化成一顆中子星。因為它的質(zhì)量和密度如此之大,以至于在其核心中,電子被原子核中的質(zhì)子捕獲以形成中子。來自電子的壓力抵抗重力,保持核心完整,當(dāng)足夠的電子被移除時,核心會坍塌。如果這顆白矮星最終演變成一顆中子星,我們可能會因此發(fā)現(xiàn)中子星形成的另一種假說,甚至暗示一些中子星可能以前是白矮星。