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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

月球 2026-04-11 菜科探索 +
简介: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

【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。

最小、密度最大的白矮星.jpg

  “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。

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.jpg

  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。

  “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。

天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程,这一过程激发了剧烈的恒星形成活动,并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术,通过分析星系气体中的化学特征,重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源:MelissaWeiss/哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹,天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队,首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系,以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征,重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志,提出了一种强大的新方法,用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中,以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说,我们希望理解自身起源:银河系是如何形成的?我们今天呼吸的氧气又是如何产生的? 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究,研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据,这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系,这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光,激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式,科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道,星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素,而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响,包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动,以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图,源自其光谱测光数据立方体,该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像,通过平衡B(蓝)、V(可见光)和R(红)波段的连续谱图像,近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像,从TYPHOON数据立方体中提取,中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见,这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量,勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线(氮、硫以及三种诊断线的合成图像)为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢:B.Madore,卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化,并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对,研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程,时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明,该星系的中心区域形成较早,并迅速富集了氧元素。

相比之下,外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚,很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近,非常令人兴奋,哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示,我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言,研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统,随后通过多次与较小邻近星系的并合,逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示,这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史,从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为,这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式,因为该项目中理论研究与观测工作各占一半,二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合,才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系,有助于科学家更深入地理解银河系的起源,并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗?凯利问道,它们的形成过程是否存在差异?它们现在的氧元素分布在哪里?我们的银河系在哪些方面有所不同,或者是否具有独特之处?这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

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  来源:Spaceweather   版权:Kevan Hubbard   翻译:AI*   *:此为机器(deepseek)翻译且未人工审核,可能有不通顺的地方。

  【相关知识】   天文学是一门研究天体和天文现象的自然科学。

它使用数学、物理和化学来解释它们的起源和演化。

天文学的研究对象包括:行星、卫星、恒星、星云、星系和彗星等天体,以及超新星爆炸、伽马射线暴、类星体、耀变体、脉冲星和宇宙微波背景辐射等天文现象。

更通俗地说,天文学研究起源于地球大气层之外的一切事物。

宇宙学是天文学的一个分支,从整体上研究宇宙。

  发布时间:2026年03月17日17时55分48秒 -->

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