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翻譯：楊幸允

校對：牧夫校對組

編排：胡暖暖

后臺：朱宸宇

原文鏈接：https://aasnova.org/2025/02/28/record-breaking-pulsating-white-dwarf-discovered/

藝術家構想下兩顆將要并合的白矮星。一些超大質量的白矮星可能是兩顆小質量白矮星并合的結果。圖片來源：歐南臺和卡爾薩達（L. Cal?ada）

研究人員發現了迄今為止脈動最豐富的超大質量白矮星——這是一個以19個不同模式脈動、結晶化的恒星遺跡。這一發現為今后研究白矮星的內部結構和化學成分鋪平了道路。

01

在不穩定帶的恒星遺跡

小白矮星天狼星 B 隱藏在其更大、更亮的伴星天狼星 A 的強光中。圖片來源：美國國家航天局、歐洲空間局、空間望遠鏡研究所的邦德（H. Bond）和萊斯特大學的巴斯托（M. Barstow）

當一顆質量大約小于太陽八倍的恒星走到生命盡頭時，它會留下一顆白矮星：一個大小與地球相當、結晶的恒星內核。白矮星的初始溫度通常高于105開爾文，隨著時間的推進它會慢慢冷卻下來。當白矮星冷卻到 13000開爾文左右的溫度時，它們可能會進入不穩定帶（instability strip）：一個會引起脈動的溫度和光度的甜區。

通過觀測白矮星的脈動，研究人員可以窺探恒星內部，精確地測量它的質量并確定其化學成分和內部結構。這些測量結果對于了解超大質量白矮星——質量至少比太陽大 10%的白矮星——的起源至關重要。超大質量白矮星可能是由質量最大的白矮星前身星的演化形成的，也可能是兩顆質量較小的白矮星合并的結果。

02

尋找大質量脈動星

目前為止，研究人員只探測到了屈指可數的超大質量白矮星的脈動。在這些已知的脈動星中，只有一顆被探測到八種脈動模式的脈動星提供了足夠詳細、能讓天文學家研究白矮星內部的數據。阿根廷拉普拉塔天體物理研究所的弗朗西斯科·德赫羅尼莫（Francisco De Gerónimo和合作者們的目標是通過搜尋超大質量白矮星中的脈動來獲得更多關于這些天體數據。

德赫羅尼莫和合作者們的搜尋計劃從羅列距離太陽326光年范圍內的12000多顆白矮星開始。為了找到可能發生脈動的超大質量白矮星，研究團隊從這份清單中選出了質量至少和太陽一樣大、溫度處于不穩定帶的白矮星。

03

未來發現的燃料

德赫羅尼莫團隊的論文重點研究了他們用10.4米的加那利大型望遠鏡（Gran Telescopio Canarias）和阿帕奇天文臺的3.5米天體物理研究會望遠鏡（Astrophysical Research Consortium telescope）觀測到的白矮星樣本中的WD J0135+5722。通過對數小時的觀測的（光變曲線）數據進行傅里葉變換，研究團隊提取出了這顆白矮星脈動的周期和幅度。

德加那利大型望遠鏡觀測的WD J0135+572的光變曲線的傅里葉變換。圖片來源：德赫羅尼莫等人。

德赫羅尼莫等人在WD J0135+5722中總共觀測到了19種不同的脈動模式，其周期從137秒到1345秒不等。這是迄今為止在超大質量白矮星中探測到的最多的脈動模式；這個發現為詳細研究白矮星的化學成分和內部結構打開了大門。

雖然這項研究還需要后續的補充，但德赫羅尼莫的研究小組已經能夠根據現有數據估算出白矮星的質量。由于他們不確定WD J0135+5722的核的化學成分，研究團隊使用了幾個模型來估算它的質量。如果它的核像天文學家預想的超大質量白矮星那樣由氧和氖構成，那它的質量為1.118個太陽質量。如果它的核的是可能性較小的碳和氧，那么它的質量就更大，為1.135個太陽質量。

論文原文：https://doi.org/10.3847/2041-8213/adad73

責任編輯：郭皓存

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星艦S34和超重助推器B15。圖源John Kraus。

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