注定要爆炸的稀有恒星終于證實(shí)了天文預(yù)測(cè)

每顆掛在傍晚蒼穹上的星星總有一天會(huì)死去，它的光芒會(huì)被熄滅，它的火焰會(huì)在日益減少的宇宙末日中冷卻。

我們并不總是知道什么時(shí)候，但對(duì)于距離地球約 150 光年的雙星系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了確切的死亡時(shí)間。大約 230 億年后，這兩顆白矮星注定要一起撞擊。

至少，如果不是因?yàn)閮烧叨紩?huì)在這次命中注定的合并之前被一場(chǎng)壯觀的爆炸——一顆 Ia 型超新星——我們衡量宇宙距離的標(biāo)尺之一——消滅。

我們已經(jīng)知道白矮星可能是 Ia 型超新星的幕后推手，但這一發(fā)現(xiàn)最終證實(shí)了一個(gè)理論預(yù)測(cè)：大多數(shù)照亮天空的 Ia 型超新星的前體不是一顆白矮星，而是雙星系統(tǒng)中的兩顆白矮星。

“伴星是第二個(gè)白矮星是很大一部分 Ias 型的自然解釋，因?yàn)檫@種類型的系統(tǒng)在銀河系中相當(dāng)多，但我們從未發(fā)現(xiàn) a） 一個(gè)足夠大的系統(tǒng)，它肯定會(huì)以 Ia 型的形式爆炸，以及 b） 這個(gè)事件類似于宇宙的年齡，“英國(guó)華威大學(xué)的天體物理學(xué)家詹姆斯·芒迪 （James Munday） 告訴 ScienceAlert。

“通過(guò)這一新發(fā)現(xiàn)，我們兩者都找到了，而且這個(gè)系統(tǒng)距離地球（基本上是我們的銀河系鄰居）如此之近，這一事實(shí)給人的印象是，應(yīng)該有更多的這些系統(tǒng)隱藏在視線中，我們有能力識(shí)別更遠(yuǎn)的這些系統(tǒng)?！?/p>

白矮星不是生活星星。我們俗稱的活星是那些在主序上，仍在其核心的熔爐中熔化氫的恒星。當(dāng)氫耗盡時(shí)，恒星就會(huì)死亡。外層包層被彈出，不再由聚變的外部壓力支撐的堆芯在重力作用下坍塌。

對(duì)于宇宙中最小、數(shù)量最多的恒星，質(zhì)量約為太陽(yáng)的 8 倍，這個(gè)核心是白矮星，這是一種質(zhì)量高達(dá) 1.4 個(gè)太陽(yáng)左右的超致密天體，擠在一個(gè)大小介于地球與月球.該質(zhì)量限制稱為Chandrasekhar 限制，白矮星在變得不穩(wěn)定之前可以達(dá)到的最大質(zhì)量。

由白矮星突破其質(zhì)量極限而產(chǎn)生的 Ia 型超新星是一個(gè)非常重要的超新星。這樣的爆炸有助于在宇宙中播下被封存在核心中的重元素的種子，這些元素是恒星在主序列上時(shí)進(jìn)行的聚變的產(chǎn)物。Ia 型超新星也具有已知的比亮峰值，這使它們成為測(cè)量的絕佳工具通往宇宙的距離.

由于銀河系中存在大量的白矮星雙星，科學(xué)家們認(rèn)為它們是解釋大量 Ia 型超新星的主要候選者。

只有一個(gè)問(wèn)題。要產(chǎn)生 Ia 型超新星，這兩顆恒星必須足夠近，以便其中一顆恒星能夠從它的兄弟姐妹身上撕下足夠的物質(zhì)，從而超過(guò)其 Chandrasekhar 極限并坍縮。

這樣的系統(tǒng)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)——但它們螺旋旋轉(zhuǎn)足夠接近所需的時(shí)間甚至遠(yuǎn)不及當(dāng)前的宇宙年齡，即 138 億年。

當(dāng) Munday 和他的同事在DBL 調(diào)查，他們知道他們發(fā)現(xiàn)了美好的東西。

“發(fā)現(xiàn)這兩顆恒星之間僅相隔地太陽(yáng)距離的 1/60，我很快意識(shí)到我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)雙白矮星雙星，這無(wú)疑將導(dǎo)致在接近宇宙年齡的時(shí)間尺度上出現(xiàn) Ia 型超新星，”他說(shuō).

“最后，我們作為一個(gè)社區(qū)現(xiàn)在可以肯定地占銀河系 Ia 型超新星發(fā)生率的百分之幾。”

眾所周知的 WDJ181058.67+311940.94 的總質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的 1.56 倍，軌道周期超過(guò) 14 小時(shí)。隨著億萬(wàn)年的過(guò)去，這兩顆恒星的軌道會(huì)逐漸衰變，使它們?cè)絹?lái)越靠得越來(lái)越近，直到——啜飲......繁榮！– 它們突然出現(xiàn)在 Ia 型超新星中。

那一天是 230 億年后;到那時(shí)，地球，可能還有人類，將早已不在，太陽(yáng)本身將演變成一顆白矮星......所以，好消息是，我們沒(méi)有任何危險(xiǎn)。

這一發(fā)現(xiàn)確實(shí)為我們提供了第一個(gè)具體的證據(jù)，使我們能夠直接將 Ia 型超新星追溯到白矮星雙星，它向我們展示了在尋找類似系統(tǒng)時(shí)要尋找什么。

“雙白矮星是 Ia 型超新星祖先的整個(gè)預(yù)期，更不用說(shuō)它們的主要起源了，這完全是理論上的，沒(méi)有觀測(cè)支持，”Munday 告訴 ScienceAlert。

“通過(guò)這一發(fā)現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)了第一顆雙白矮星，它無(wú)疑將作為 Ia 型在我們的銀河系門炸。事實(shí)上，我們現(xiàn)在可以將銀河系中 Ia 型超新星的速率的百分之幾歸因于雙白矮星，而以前是零。

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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