边缘一颗冒烟的恒星尸体:天文学家发现了一颗大到可能坍塌的白矮星

天文学家发现了有史以来最小，最巨大的白矮星。闷烧的煤渣，它形成了两种较小的白色矮人合并，很重，“包装大量大于我们的太阳进入一个关于我们月亮大小的身体，”谢尔曼·费奇尔德博士后学者研究助理Inaria Caiazzo说，Ilaria Caiazzo说CALTECH的理论天体物理学与新研究的潜在作者出现在7月1日期刊自然。“它可能似乎是违反直观的，但较小的白矮星碰巧更加巨大。这是由于白矮星缺乏核燃料的事实，以防止正常的恒星免受自己的自我重力，而且它们的尺寸是由量子力学监管。“

发现是由Zwicky瞬态设施或ZTF制造的，它在Caltech的Palomar天文台运营;two Hawaiʻi telescopes – W. M. Keck Observatory on Maunakea, Hawaiʻi Island and University of Hawaiʻi Institute for Astronomy’s Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) on Haleakala, Maui – helped characterize the dead star, along with the 200-inch Hale Telescope at Palomar, the European Gaia space observatory, and NASA’s Neil Gehrels Swift Observatory.

白矮星是我们太阳或更轻的质量的八倍八倍的倒塌的恒星。例如，我们的太阳在大约50亿多年前在一个红色巨人队之前吹入一个红色巨人之后，最终将脱落它的外层并缩小到紧凑的白色矮人。大约97％的恒星都变成了白矮星。

虽然我们的太阳在没有恒星伴侣的情况下独自在太空中，但许多恒星成对地围绕着孤立。星星一起变老，如果它们均不到八个太阳能群众，他们都会进化成白矮星。

这个新发现为这一阶段之后可能发生的事情提供了一个例子。这对互相旋转的白矮星以引力波的形式失去能量，最终合并。如果死亡的恒星质量足够大，它们就会爆炸，形成Ia型超新星。但如果它们的质量低于某一临界值，它们就会合并成一颗新的白矮星，这颗白矮星比任何一颗原始恒星都要重。这一合并过程增强了这颗恒星的磁场，并加快了它的自转速度。

天文学家说，新发现的微小白矮星，名为ZTF J1901 + 1458，采取了后一段的进化路线;它的祖先合并并制作了我们太阳质量的白色矮人1.35倍。白矮人的极端磁场比我们的太阳和速度在每七分钟（称为EPIC 228939929）的疯狂的速度下速度距离这一速度近10亿次，并在其速度上以狂热的速度跳动，每5.3分钟旋转。

“我们捕捉到了这个非常有趣的物体，它的质量还不足以爆炸，”Caiazzo说。“我们正在真正探索白矮星的质量。”

更重要的是，Caiazzo和她的合作者认为合并的白矮人可能足够大，以便进入一个富含中子的死星，或中子星，通常在一个明星比我们的太阳爆炸在超新星中爆炸的星星更加巨大。

“这是高度推测的，但有可能这颗白矮星质量足够大，可以进一步坍缩成中子星，”Caiazzo说。“它的质量和密度是如此之大，以至于在其核心，电子被原子核中的质子捕获，形成中子。因为来自电子的压力与重力的作用力相互推动，使恒星保持完整，当足够多的电子被移走时，恒星核就会坍缩。”

如果这个中子星形成假说是正确的，这可能意味着其他相当一部分中子星是以这种方式形成的。这个新发现的天体离我们很近(大约130光年远)，而且它的年龄很年轻(大约1亿年或更短)，这表明类似的天体可能在我们的星系中更常见。

磁性和快速

这颗白矮星是Caiazzo的同事Kevin Burdge首先发现的，他是加州理工学院的博士后学者，他搜索了ZTF拍摄的全天图像。当结合来自盖亚的数据分析时，这颗特殊的白矮星因其巨大的质量和快速的旋转而引人注目。

“迄今为止，还没有人能够在这种尺度上系统地探索短时间尺度的天文现象。这些努力的结果是惊人的，”伯奇说一对白矮星每七分钟绕对方旋转一次。

然后，该团队使用凯克天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS)分析了这颗恒星的光谱，就在那时，Caiazzo被一个非常强大的磁场的特征击中，并意识到她和她的团队发现了一些“非常特殊的东西，”她说。磁场的强度和物体七分钟的转速表明，这是两颗较小的白矮星合并成一颗的结果。

Swift的数据，观察紫外线，帮助钉住了白色矮种的尺寸和质量。直径为2,670英里，ZTF J1901 + 1458确保最小已知的白色矮种的标题，先前的记录保持器，RE J0317-853和WD 1832 + 089，每个都具有约3,100英里的直径。

在未来，Caiazzo希望利用ZTF找到更多这样的白矮星，并从总体上研究白矮星种群。“有很多问题需要解决，比如星系中白矮星合并的比率是多少，这是否足以解释Ia型超新星的数量?”磁场是如何在这些强大的事件中产生的?为什么白矮星间的磁场强度会有如此大的差异?发现大量由合并产生的白矮星将帮助我们回答所有这些问题，甚至更多。”

Reference: “A highly magnetized and rapidly rotating white dwarf as small as the Moon” by Ilaria Caiazzo, Kevin B. Burdge, James Fuller, Jeremy Heyl, S. R. Kulkarni, Thomas A. Prince, Harvey B. Richer, Josiah Schwab, Igor Andreoni, Eric C. Bellm, Andrew Drake, Dmitry A. Duev, Matthew J. Graham, George Helou, Ashish A. Mahabal, Frank J. Masci, Roger Smith and Maayane T. Soumagnac, 30 June 2021,自然。
DOI：10.1038 / s41586-021-03615-y

The study, titled “A highly magnetized and rapidly rotating white dwarf as small as the Moon,” was funded by the Rose Hills Foundation, the Alfred P. Sloan Foundation, NASA, the Heising–Simons Foundation, the A. F. Morrison Fellowship of the Lick Observatory, the NSF, and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.

关于爱丽丝

低分辨率成像光谱仪(LRIS)是一种用途广泛、超灵敏的可见波长成象仪和摄谱仪，由美国加州理工学院Bev Oke教授和Judy Cohen教授领导的团队于1993年研制完成。从那时起，它经历了两项重大升级，以进一步提高其能力:增加了第二，蓝色臂优化了较短波长的光和安装探测器，更敏感的最长(红色)波长。每条臂都针对其覆盖的波长进行了优化。如此大范围的波长覆盖，再加上该仪器的高灵敏度，使得从彗星(在光谱的紫外部分有有趣的特征)到恒星形成的蓝光，再到非常遥远物体的红光的研究成为可能。LRIS还同时记录了多达50个物体的光谱，对于研究宇宙最遥远和最早期的星系团特别有用。LRIS被2011年获得诺贝尔物理学奖的天文学家用来观测遥远的超新星，他们的研究确定了宇宙正在加速膨胀。

关于凯克天文台

凯克天文台的望远镜是地球上最具科学成果的望远镜之一。两个10米光学/红外望远镜在夏威夷岛的Maunakea上ʻi配备了一套先进的仪器，包括成象仪，多目标光谱仪，高分辨率光谱仪，积分场光谱仪，和世界领先的激光导星自适应光学系统。这里提供的一些数据是在Keck天文台获得的，它是一个私营的501(c) 3非营利组织，作为科学伙伴关系，由加州理工学院、加州大学和国家航空航天局运作。天文台的建立得益于W. M. Keck基金会的慷慨资助。作者希望认识和承认毛纳奇亚山顶在夏威夷土著社区中一直具有的非常重要的文化作用和崇敬。我们很幸运有机会在这座山上进行观察。