駐顏有術！哈勃望遠鏡觀測揭示：白矮星年齡預測或存在約十億年誤差

浩瀚星空總是能給人類帶來無盡的想象，讓人不得不產生疑問，“這些星星的壽命難道是無窮無盡的嗎，為何總是不見消散？”

隨著天文學的迅速發(fā)展，人們逐漸了解到，原來太空中的恒星也會如人類一樣經歷初生、成熟以及死亡。此外，為了延緩衰老，它們甚至還擁有自身專屬的“養(yǎng)顏秘訣”。

近日，來自意大利的一個天文學家小組通過哈勃太空望遠鏡觀測發(fā)現，白矮星可以通過燃燒體表的氫達成類似“美顏”功效，從而減緩自身的老化速度。研究者稱這一發(fā)現打破了白矮星無法聚變的固有認知。

相關論文

該論文以《M13中的白矮星通過穩(wěn)定的氫燃燒延緩冷卻》為題，意大利國家天體物理研究所天文學家陳建興為第一作者，博洛尼亞大學天體與物理學系教授弗朗切斯科·羅薩里奧·費拉羅擔任通訊作者。

右邊的天狼星B是一顆微小的白矮星

據了解，白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恒星，壽命長達幾十億年。費拉羅介紹道，“白矮星是宇宙中的致密物體，一茶匙白矮星的重量相當于10頭大象，它的最大質量約為太陽質量的1.4倍?！?/p>

同時，白矮星也是一種常見的恒星類型，屬于恒星的末期階段。當恒星不能進行自我維持的時候，它們的外部物質將會逐漸脫落，坍縮成一個超高密度的白矮星，而這也是人類從哈勃望遠鏡捕捉的星云圖片中經常能看到的畫面。

這也意味著，幾乎100%的恒星都會在逐漸冷卻的過程中最終轉變成白矮星。

在當前天文學家的普遍認知里，從恒星到白矮星的演變，只是一個純粹的冷卻過程，因此并不會產生穩(wěn)定的熱核活動。然而，此次哈勃望遠鏡的觀測結果使該觀點出現了新的變化。

陳建興接受媒體采訪時表示，“證據表明，白矮星仍然可以進行穩(wěn)定的熱核活動。這很令人驚訝，因為它與人們普遍認為的不一致?！?/p>

此前，為了探尋恒星的演變機制，研究團隊使用哈勃望遠鏡上的廣角相機觀察了兩個非常相似的球狀星團，即梅西耶3（M3）和梅西耶13（M13）。通過分析兩個星團的高分辨率光度數據，該團隊分別發(fā)現了467顆和326顆白矮星，M13中比較明亮的白矮星明顯更多。

這個結果顯然是出人意料的，因為無論是從年齡還是元素豐度上來說，這兩個球狀星團在物理特性上都是極其相似的?！斑^去我們也曾計算過一些緩慢冷卻白矮星的模型，但還是第一次觀察到這種效應?！辟M拉羅表示。

球狀星團M13與M3的觀測對比

為了尋找該差異出現的原因，研究團隊借助哈勃望遠鏡提供的完整視圖與計算機模型進行對比，最終發(fā)現，M13中之所以有約70%的白矮星出現冷卻過程減慢的情況，原因是這些白矮星擁有“延緩衰老的秘訣”。

事實上，這種情況是由M13中的白矮星殘余富氫包層中的穩(wěn)定熱核燃燒引起的。與M3中的白矮星類型不同，M13有兩個不同的群體：一組是正常的白矮星，另一組則被外層氫包圍。

過多的氫會導致白矮星的外殼積極地進行核聚變，不斷釋放外層物質，從而讓白矮星保持溫暖和光亮的時間比天文學家之前認為的要長得多。

此前，天文學家使用已建立的冷卻時間關系將白矮星的溫度與其年齡聯系起來，這有助于他們更好地了解宇宙中恒星的起源和環(huán)境，但新的研究發(fā)現使這種關系變得更加模糊，可能對星團年齡的測定造成影響。

研究結果表明，白矮星的氫聚變可能會導致天文學家對白矮星的年齡推測產生多達10億年的誤差。這也意味著使用冷卻中的白矮星作為估計星團年齡的“時鐘”需要更加慎重。

“我們的發(fā)現挑戰(zhàn)了白矮星的定義，因為我們考慮了一個關于恒星如何變老的新視角。其實早在2019年，天文學家已經通過類似的白矮星冷卻過程觀測，意識到對其年齡的預測存在誤差，但當時缺乏進一步的佐證。

“我們現在正在研究類似于M13的其他星團，以提供論證這種現象的更多證據，從而進一步限制驅動恒星保持薄氫包層的條件，以減緩它們的逐漸老化?！辟M拉羅表示。（綜合整理報道） （編輯/小文）