從未見過這樣的白矮星，大氣層幾乎是純氧，還在銀河系中逆行

大約50億年以後我們的太陽就會爆發成為一顆白矮星結束自己的生命。我們對於這顆50億年後才會出現的白矮星還有很多細節無法預測但是我們相信它不會變成今天我們要説的這種白矮星。

2015年天文學家在距離地球約1430光年的位置發現了一顆非常獨特的白矮星並將它命名為SDSSJ1240+6710。這個名字確實很長不過它還有個綽號Dox。從被發現的那天起Dox就成為了白矮星中的奇葩。在其他所有恆星都順着銀河系自轉的方向進行公轉的時候Dox竟然獨自逆行而且是高速逆行。其速度達到了250公里/秒155英里/秒和太陽系繞銀河系中心公轉的速度相同。如果你以為它的詭異之處僅限於此那就大錯特錯了。它真正與眾不同的地方就在於它的化學元素。我們知道白矮星是低質量恆星死亡後留下的殘骸。根據天文學家的計算當一顆恆星的質量不超過太陽8倍的時候它就會在死亡後變成白矮星。在演化末期的坍縮過程中外層物質被吹散到宇宙空間留下的核心不超過太陽質量的1.4倍這也是我們理論中白矮星質量的上限。如果比這個更大它就會變成中子星。

同時白矮星的內部沒有了氫聚變反應而是開始在更加巨大的壓力和温度下發生其他的核聚變最終形成碳等元素。對於整個星體來説其主要成分就是碳。同時它還會殘留一些大氣層這個大氣層以氫和氦為主同時也有少量的碳和氧。最終它們會在宇宙空間逐漸冷卻、熄滅徹底沉寂。直到2015年Dox被發現這個理論遭受到了挑戰。來自巴西和德國的天文學團隊在天龍座發現了它並且對它進行了光譜分析。我們知道光譜是一顆恆星的“身份證”天文學家正是通過光譜發現了Dox的特別之處。光譜分析顯示它的大氣層內竟然是高純度氧氣構成的在它的大氣層中氧氣佔了99.9%而氫和氦卻完全不存在它的出現對以往的理論形成了嚴重的挑戰因此也引起了天文學家們的關注。很快來自英國華威大學的物理學家BorisGnsicke領導着一支科學團隊利用哈勃太空望遠鏡對Dox進行了進一步的光譜分析。

很快他們就取得了收穫。但是這個收穫更加令人意想不到。他們發現Dox的大氣層中除了高純度的氧氣之外同樣也有微量的碳還有氖、鎂、鋁和硅等元素的痕跡。當然這也並不太奇怪因為在超新星爆發初期時這些元素經常會在熱核反應中被製造出來。但是通常來講這些元素在超新星爆發的後期還會聚變出鐵、鎳、鉻、錳等"鐵族"元素。可是實際上他們並沒有發現這些元素就好像Dox的超新星爆發在進行到一半的時候就戛然而止了。Gnsicke指出“這顆天體非常獨特它擁有着白矮星所有重要的特徵但是它的高速運動以及與眾不同的元素丰度和低質量卻顯得格格不入。它的元素組成就像是一個指紋告訴我們它確實是低質量且高速運動的天體。所有這些證據都在向我們表明它一定是來自於一個距離非常近的雙星系統中而且也一定經歷了熱核點火過程。這應該是超新星的一種特殊形式只不過我們從未見過。”

那麼他所説的熱核點火是什麼意思呢一般來説熱核點火都是出現在擁有一顆白矮星的雙星系統中。我們知道白矮星屬於緻密星不僅密度極大而且引力也非常強。如果一顆白矮星位於雙星系統中而它的伴星又只是一顆主序星那麼這顆主序星的物質就很有可能被白矮星吸走。白矮星在逐漸累積這些物質的過程中能量越來越高當它達到某個臨界點的時候就會重新點燃變成一顆超新星這個過程就叫做熱核爆炸。根據科學家的推測銀河系中有一半的恆星都處於雙星系統中。因此這樣的情況還是比較常見的。不過通常我們比較熟悉的都是Ia型超新星它也是我們探測遙遠天體距離的主要工具而Dox則向我們展示了另一種形式的超新星。

天文學家認為Dox一定也經歷了熱核爆炸的過程。但是在熱核點火的時候大量的物質被拋射出去就像火箭一樣產生了一股反推力最終破壞了兩顆天體之間的引力導致它們自身也被拋射了出去。Gnsicke表示“如果它真的來自於一堆緊密的雙星系統並且在熱核點火時拋射出足夠多的物質在這種條件下就會形成一顆低質量的白矮星並且以公轉速度為基礎被拋射出去。”天文學家介紹對於雙星系統中白矮星的超新星爆發我們已經有一定的瞭解了。它們通常會在幾個月的時間內大幅提高自己的亮度並且需要花掉幾年的時間才會逐漸黯淡下去這種殘留着的光芒與鎳的放射性同位素有着密切的關係。而根據天文學家的分析Dox的大氣層中幾乎沒有鎳這也是它能夠迅速變暗在超新星爆發時躲過人類視線的重要原因從側面也印證了Gnsicke等人的猜測。

另外對於普通的超新星而言它們的出現本來就只有一瞬間我們必須在對的時間觀測到對的方向才能看到這個過程。顯然這種事可遇而不可求最終導致我們對於恆星死亡的過程知之甚少。我們根本沒有辦法預測某顆恆星什麼時候會發生超新星爆發比如參宿四雖然已經進入演化末期並且十分動盪以至於許多人認為它即將爆炸但實際上它仍然好好地留在那裏。因此白矮星成為了我們研究超新星爆發的重要手段我們只能靠這些天體來反推出它在爆發時經歷過什麼。Gnsicke指出“我們已經知道不同類型的超新星爆發會造就出不同的白矮星。通過它們的化學組成、質量以及速度我們就能知道它們經歷過哪種類型的超新星爆發。”

對於現在的我們來説也實在沒有其他更好地研究超新星爆發的辦法了。我們仍在寄希望於參宿四的爆發讓我們可以真正看到一次超新星爆發的“直播”。不過給不給人類面子就是參宿四自己説的算了……