天体物理学家揭示了挑战教科书对白矮星定义的新现象

科学家们揭示了为什么一些白矮星神秘地停止冷却——改变了人们对恒星到底有多老以及它们死亡后会发生什么的看法。

人们普遍认为白矮星是“死亡恒星”，随着时间的推移不断冷却。然而，2019 年，欧洲航天局 (ESA) 盖亚卫星的数据发现，一群白矮星已经停止冷却超过 80 亿年。这表明一些白矮星可以产生显着的额外能量，这与经典的“死星”图像不一致，天文学家最初不确定这是如何发生的。

今天，由华威大学的 Antoine Bédard 博士和加拿大维多利亚大学的 Simon Blouin 博士领导的新研究发表在《自然》杂志上，揭示了这一令人困惑的观察背后的机制。

银河系中97%以上的恒星最终都会变成白矮星。长期以来，科学家们一直认为这些恒星已经走到了生命的尽头。在耗尽核能源后，它们停止产生热量并冷却下来，直到其内部的致密等离子体冻结成固态，恒星从内到外凝固。这个冷却过程可能需要数十亿年。

根据新的研究，在一些白矮星中，内部的致密等离子体并不是简单地从内向外冻结。相反，冷冻时形成的固体晶体的密度低于液体，因此会漂浮。当晶体向上漂浮时，它们向下取代较重的液体。较重的物质向恒星中心的输送会释放引力能，这种能量足以中断恒星的冷却过程数十亿年。

华威大学研究员 Antione Bédard 表示：“这一解释与不寻常的白矮星族群的所有观测特性相匹配。这是第一次在任何类型的恒星中观察到这种传输机制，这令人兴奋：我们并不是每天都会发现全新的天体物理现象。”

研究人员对为什么这种情况发生在某些恒星而不是其他恒星有一个假设。维多利亚大学加拿大理论天体物理研究所国家研究员西蒙·布卢因解释说：“这种差异可能是由于恒星的成分造成的。一些白矮星是由两颗不同恒星合并而成的。当这些恒星碰撞时为了形成白矮星，它会改变恒星的成分，从而形成漂浮的晶体。”

这一新发现不仅需要修改天文学教科书，还需要天文学家重新审视他们用来确定恒星群体年龄的过程。目前，白矮星通常被用作年龄指标：白矮星的温度越低，它的年龄就被认为越大。然而，由于在一些白矮星中发现了额外的冷却延迟，一些给定温度的恒星可能比之前认为的要老数十亿年。

贝达德补充道：“我们发现的传输机制意味着一些白矮星在数十亿年的时间里一直像‘正常’恒星一样明亮。这使得年龄测定和我们利用白矮星重建银河系的形成变得更加复杂。”