两颗星合并形成巨大的白矮星

 
艺术家在合并过程中对两个白矮星的印象。取决于组合质量，系统可能会像WDJ0551 + 4135一样在热核超新星中爆炸，或者聚集成单个重白矮星。图片由华威大学/马克·加里克(Mark Garlick)组成。根据由华威大学天文学家领导的国际研究小组的研究，一个巨大的白矮星具有奇异的富碳气氛，可能是两个白矮星合并在一起的结果。
他们在距我们约150光年的地方发现了一个异常的超大质量白矮星，其大气成分从未见过，这是首次以其大气成分为线索识别出合并的白矮星。
这项发现于今天(3月2日)发表在《自然天文学》杂志上，可能引起有关大型白矮星的演化以及银河系中超新星数量的新问题。
这颗名为WDJ0551 + 4135的恒星是在对欧洲航天局盖亚望远镜进行的数据调查中发现的。天文学家随后使用威廉·赫歇尔望远镜进行了光谱学检查，重点研究了被确定为特别大的白矮星-盖亚任务使这一壮举成为可能。通过分解恒星发出的光，天文学家能够确定其大气中的化学成分，并发现其中存在异常高的碳含量。
沃里克大学物理系的主要作者Mark Hollands博士说：“这颗恒星脱颖而出，是我们从未见过的东西。您可能希望看到氢的外层，有时与氦混合，或者只是一个氢原子。氦和碳的混合物。您不会期望同时看到氢和碳的这种混合物，因为两者之间应该有厚厚的氦气层阻止了这种情况。感。”
为了解决这个难题，天文学家变成了侦探，以发现恒星的真实起源。
白矮星是像我们自己的太阳一样的恒星的残骸，它们已经耗尽了所有燃料并散发出外层。它们中的大多数相对较轻，大约是我们太阳质量的0.6倍，但这一重量为1.14太阳质量，几乎是平均质量的两倍。尽管比太阳重，但它被压缩到地球直径的三分之二。
白矮星的年龄也是一个线索。年长的恒星绕银河系运行的速度比年纪小的恒星绕行轨道快，并且该物体的移动速度快于附近其他白矮星具有相同冷却年龄的99%，这表明该恒星比它看起来长大。
霍兰德斯博士补充说：“我们的成分无法通过正常的恒星演化来解释，其质量是白矮星平均水平的两倍，并且运动年龄要比冷却推断的年龄大。我们非常确定恒星形成一个白矮星，它不应该这样做。唯一可以解释的是它是由两个白矮星合并而成的。”
从理论上讲，当双星系统中的一颗恒星在寿命尽头膨胀时，它将包裹其伙伴，随着第一颗恒星的缩小，其轨道也将拉近。当另一颗恒星膨胀时，也会发生同样的情况。数十亿年以来，引力波的发射将进一步缩小轨道，使恒星融合在一起。
尽管已经预言了白矮星合并的发生，但这一合并将特别不寻常。我们银河系中的大多数合并将发生在质量不同的恒星之间，而合并似乎是在两个大小相似的恒星之间。产生的白矮星的大小也有一个限制：在超过1.4太阳质量的情况下，它会在超新星中爆炸，尽管这些爆炸可能会在质量稍低的地方发生，所以这颗恒星在说明白矮星可以得到并仍然存活的质量方面很有用。
由于合并过程重新开始了恒星的冷却，因此很难确定恒星的年龄。白矮星大概在13亿年前就合并了，但是两个原始白矮星可能已经存在了数十亿年。
到目前为止，它是仅有的少数几个合并的白矮星之一，并且是唯一通过其成分组成的白矮星。
霍兰德斯博士补充说：“没有那么多如此庞大的白矮星，尽管比您期望的要多，这意味着其中的一些可能是由合并形成的。
“将来，我们也许可以使用一种称为星震学的技术，通过其恒星脉动来了解白矮星的核心成分，这将是一种独立的方法，可以确认这颗由合并形成的恒星。
“也许这颗恒星最令人兴奋的方面是，它一定不会以超新星的形式爆炸-这些巨大的爆炸对于绘制宇宙结构非常重要，因为可以将它们探测到很远的距离。但是， 什么样的恒星系统进入超新星阶段仍存在很多不确定性，听起来可能很奇怪，它测量了这个“失败的”超新星的性质，以及未来的相似性，这告诉了我们很多有关热核自我的途径 -歼灭。”