最小、密度最大的白矮星被发现?大小与月球相当?比地球大?450000倍

【菜科解读】
一项新的研究发现,天文学家可能已经发现了有史以来最小、密度最大的白矮星,大小与我们的月球相当,但比地球大 450000 倍。
白矮星的大小通常与地球相当,是中等大小的恒星耗尽燃料并脱落外层后留下的冷而暗的死星核心。
我们的太阳总有一天会变成白矮星,大约97%的恒星也会如此。
尽管太阳在没有恒星伙伴的太空中是单独存在的,但许多恒星还是成对地围绕彼此运行。
如果这些双星的质量都小于太阳质量的八倍,随着时间的推移,它们都会演化成白矮星。
新发现的白矮星命名为 ZTF J1901+1458,距离地球约 130 光年,可能是白矮星对合并时可能发生的情况的一个例子。
如果白矮星的质量更大,它们将在强大的热核爆炸中爆炸,称为 Ia型超新星。
然而,如果它们的总质量低于某个阈值,它们可能会形成一个新的白矮星,比它的父母中的任何一个都重,科学家认为这就是在 ZTF J1901+1458 的情况下发生的情况。
“我们的发现是有史以来发现的最大和最小的白矮星。
”该研究的主要作者、帕萨迪纳市加州理工学院的天体物理学家 Ilaria Caiazzo 告诉 Space.com。
这一发现是使用加利福尼亚帕洛玛天文台的兹威基瞬变设施完成的,该设施每两晚扫描整个北方天空,寻找闪烁、爆发、移动或类似亮度变化的宇宙天体。
该研究的合著者、帕萨迪纳市加州理工学院的天体物理学家凯文·伯奇 (Kevin Burdge) 首次发现了这颗新的白矮星,因为它的质量大且自转快。
研究人员使用了大量望远镜来帮助分析这颗死亡恒星,它的年龄大约为 1 亿年或更短。
其中包括 Palomar 的 Hale 望远镜、WM Keck 天文台的 Keck I 望远镜、欧洲盖亚空间天文台、夏威夷大学的 Pan-STARRS(全景巡天望远镜和快速反应系统)和 NASA 的Neil Gehrels Swift 天文台。
科学家们发现这颗白矮星宽约 2,670 英里(4,300 公里),比直径约 2,158 英里(3,474 公里)的月球大一点。
ZTF J1901+1458 的微小尺寸使其成为已知最小的白矮星,超越了之前的记录保持者 RE J0317-853 和 WD 1832+089,它们的直径均约为 3,100 英里(5,000 公里)。
同时,新发现的白矮星质量约为太阳质量的 1.35 倍,这可能使其成为迄今发现的质量最大的白矮星。
“已知最大的白矮星也是发现的最小的白矮星,这可能有点违反直觉。
”凯亚佐说。
她补充说:“这是因为重力和其他因素导致白矮星质量越大,它们就越小。
”
这颗白矮星的质量几乎低于人们预期的白矮星爆炸的质量。
“这真的是极限了,”Caiazzo 说。
“如果它稍微大一点,它就会爆炸。
”
白矮星自转非常快,每七分钟完成一圈。
研究人员说,当它的前身恒星螺旋合并合并时,ZTF J1901+1458 继承了它们的组合自旋。
(已知旋转速度最快的白矮星,称为 EPIC 228939929,每 5.3 分钟旋转一次)。
白矮星的快速自转也有助于给它一个非常强大的磁场,比地球强十亿多倍。
“所有这些特征——它的质量和自旋以及高磁场——都表明这颗白矮星与正常的白矮星不同。
”Caiazzo 说。
由于这颗白矮星的质量如此之大,它有可能进一步坍缩,因为其核心内令人难以置信的压力迫使电子与原子核中的质子融合形成中子。
“它甚至可能比月球还小。
”Caiazzo 说:“可能缩小到大约 1,240 到 1,865 英里(2000 到 3000 公里)宽。
”
Caiazzo 说:“如果这种收缩确实发生,在大约 1 亿到 2 亿年后的某个时候,白矮星可能会变得不稳定并作为热核 Ia 型超新星爆炸。
另一种可能性是,如果捕获到足够多的电子,白矮星可能会坍缩形成一颗富含中子的死星,称为中子星。
”
“中子星是一种密度极高的物体,质量与太阳相当,但只有一座城市的大小,因此比这颗白矮星还要极端。
”凯亚佐说。
如果白矮星确实坍缩形成中子星,其核心内的原子融合在一起会释放出大量的热量,可能只需要几小时或几天。
“整个白矮星会很快燃烧,”凯亚佐说。
Caiazzo解释说:“中子星通常被认为是在比我们的太阳质量大得多的恒星爆炸为超新星时形成的。
”如果巨大的白矮星也可以坍缩成为中子星,那么大量的中子星可能会以这种方式出现。
然而,如果白矮星的核心冻结成结晶固体的速度比收缩的速度快,这种坍缩可能不会发生。
#p#分页标题#e#“我们不知道这样的崩溃是否会发生,如果真的发生了,可能会发生什么结果?”Caiazzo 说。
“但如果白矮星可以产生中子星,这可能是形成中子星的一种非常常见的方式。
”
未来,科学家们希望利用兹威基瞬态设施找到更多像这样的白矮星,并对白矮星进行整体分析。
“有很多问题需要解决,比如银河系中白矮星合并的速度是多少,是否足以解释 Ia 型超新星的数量?” Caiazzo在一份声明中说。
“在这些强大的事件中,磁场是如何产生的,为什么白矮星的磁场强度会有如此大的差异?找到大量由合并产生的白矮星将有助于我们回答所有这些问题以及更多问题。
”
遥远星系中发现一个黑洞正在反复蚕食一颗类似太阳的恒星
该物体预示着一个快速科学的新时代,这是由一种分析卫星X射线望远镜 XRT数据的新方法实现的。
Swift的硬件、软件及其国际团队的技能使其能够在其一生中适应新的天体物理学领域,英国莱斯特大学的天体物理学家、Swift团队的长期成员Phil Evans说。
尼尔·格里尔斯,这个与任务同名的人,监督并鼓励了许多这样的转变。
现在,有了这种新的能力,它可以进行更酷的科学研究。
埃文斯领导了一项关于这颗不幸的恒星及其饥饿黑洞的研究,统称为雨燕J023017.0+283603 或简称雨燕J0230,该研究发表在9月7日的《自然天文学》上。
当一颗恒星离一个巨大的黑洞太近时,重力会产生强烈的潮汐,将这颗恒星分裂成一股气流。
前缘围绕黑洞摆动,后缘逃离系统。
这些破坏性事件被称为潮汐扰乱事件。
天文学家认为它们是碎片与已经围绕黑洞运行的物质盘碰撞时产生的多波长光的耀斑。
最近,天文学家一直在研究这种现象的变化,他们称之为部分或重复的潮汐中断。
在这些事件中,每当轨道运行的恒星经过黑洞附近时,恒星就会向外凸出并脱落物质,但仍然存在。
这个过程一直重复,直到恒星失去太多气体,最后分裂。
单个恒星和黑洞系统的特征决定了科学家观察到的发射类型,从而产生了一系列可以分类的行为。
以前的例子包括每114天发生一次的爆发,可能是由一颗围绕质量为太阳7800万倍的黑洞运行的巨星引起的。
另一个围绕一个质量是太阳40万倍的黑洞每9小时重现一次,很可能是由一个叫做白矮星的轨道恒星煤渣引起的。
雨燕J0230发生在5亿光年以外的一个名为2MASX J02301709+2836050的星系中,由夏威夷的Pan-STARRS望远镜拍摄。
鸣谢:uux.cn/尼尔·波尔研究所/丹尼尔·马莱萨尼2022年6月22日,XRT首次捕获雨燕J0230。
它在大约5亿光年外的北三角座星系中发光。
斯威夫特的XRT大约每隔几周就观察到同一地点的另外九次爆发。
埃文斯和他的团队提出,雨燕J0230是一颗类似太阳的恒星围绕一个质量超过20万倍太阳的黑洞运行时的重复潮汐扰动。
他们估计这颗恒星每经过一次就会失去大约三个地球质量的物质。
这个系统在其他类型的可疑重复破裂之间提供了一座桥梁,并允许科学家模拟不同恒星类型和黑洞大小之间的相互作用如何影响我们观察到的东西。
我们在雨燕的紫外线/光学望远镜收集的数据中搜索了又搜索,寻找事件变亮,伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室 MSSL的研究员爱丽丝·布里维尔德说,她从卫星发射前就开始研究仪器。
但是没有任何迹象。
银河系的可变性完全体现在X射线上。
这有助于排除一些其他潜在的原因。
雨燕J0230的发现之所以成为可能,要归功于Evans开发的一种新的自动搜索XRT观测的方法,称为雨燕X射线瞬态探测器。
在该仪器观察到一部分天空后,数据被传输到地面,该程序将其与同一地点以前的XRT快照进行比较。
如果X射线天空的这一部分发生了变化,科学家就会收到警报。
在雨燕J0230的情况下,埃文斯和他的同事能够迅速协调该地区的其他观测。
Swift最初被设计用来研究伽马射线爆发,这是宇宙中最强大的爆炸。
然而,自卫星发射以来,科学家们已经认识到它有能力研究一系列天体,如潮汐破裂和彗星。
雨燕J0230是在菲尔启动他的计划后大约两个月才被发现的,位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的该任务首席研究员s·布拉德利·岑科说。
这对探测器识别其他瞬态事件的能力以及Swift未来探索新的科学空间来说是一个好兆头。
戈达德与宾夕法尼亚州立大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼航天系统公司合作管理雨燕任务。
其他合作伙伴包括莱斯特大学、MSSL大学、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。
“微笑的太阳”实际上是日冕洞?太阳风可以对地球大气层造成严重破坏
根据加利福尼亚大学物理学教授布莱恩-基廷(Brian Keating)的说法,这张在紫外线辐射下描绘的图片实际上显示了所谓的"日冕洞",即带电的太阳风束,"可以对地球大气层造成严重破坏"。
基廷在接受《华盛顿邮报》采访时说,太阳"微笑"的每只眼睛和嘴巴都是恒星外层的斑块,它们已经冷却了几百度。
不过,请不要盯着太阳看,因为它不会对你回以微笑--卫星在紫外光谱上捕捉到的这些斑块,人类的肉眼是看不到的。
那么,几段略微冷却、密度稍小的气体对地球居民意味着什么呢?当太阳风吹到我们星球的大气层时,当太阳的粒子和地球的气体交织在一起时,它们可以引起美丽的极光--但它们也有可能对电信系统造成难以置信的破坏。
根据基廷的说法,需要大量来自太阳分支的带电粒子才能到达地球,但足够多的暴露可以被天线读取并干扰电视、广播和其他形式的通信。
在严重的情况下,太阳风爆炸可能影响电网,导致停电。
对太阳表面进行诡异的人格化并不完全是不寻常的。
2014年,美国宇航局的太阳动力学观测站捕捉到了一张"南瓜太阳"。
尽管这些事件似乎有规律可循,但严重程度的日冕洞(或地磁)风暴"早就该发生了",基廷告诉《邮报》。
1859年,一个源自太阳的强烈地磁事件被称为"卡林顿事件",它曾使多个电报站着火。
这样的风暴可能每年都会频繁发生,但基廷说,地球"长期以来一直在躲避所有这些磁性子弹"。
由于我们对基于技术的通信的依赖,一次重大的日冕洞爆炸可能会带来一些沉重的后果。
国家海洋和大气管理局的空间天气预测中心将地磁暴的严重程度分为五级。
“微笑的太阳”仅被列为G1级。
一个"极端"的地磁暴,或G5级,将引发一系列系统性问题--全面停电、电网崩溃、航天器损坏、持续几天的无线电停电、卫星导航中断,以及远至佛罗里达和德克萨斯南部的可见极光。
NOAA预测的G5风暴频率是令人不安的--每11年有4次。
但是,正如基廷所解释的,几个世纪以来,地球一直很幸运。
基廷说,如果或当我们的运气用完时,"它可能真的很可怕,后果可能会更加戏剧化。
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