诺奖得主错了？白矮星似乎可以超越钱德拉塞卡极限质量

原作：BRIAN KOBERLEIN

翻译：贺柏翔

校对：陈一萱 牧夫天文校对组

后期：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永威

相比于太阳这样的主序恒星（通过核心的热核聚变来避免坍缩），白矮星避免坍缩的方式非常特别——量子简并的效应。

两个电子不可能处于相同的量子态，为了防止两个电子拥有相同的量子态，其间会产生简并压力，这种简并压力会阻止白矮星因为自引力而坍缩。

白矮星双星系统的艺术想象图

Credit：Nature

但白矮星的质量是有限度的。苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）在1930年对这一极限进行了详细计算，发现如果白矮星的质量超过1.4个太阳，自身引力会将恒星挤压变成中子星。但是钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar limit）是一个相当简单的模型，仅考虑了平衡、静止状态下的恒星，而真正的情况显然要复杂得多，特别是当它们发生碰撞的时候。

[译者注：苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡, 著名的印度裔美国籍物理学家和天体物理学家，20岁提出钱德拉塞卡极限，彼时其刚获得硕士学位，从印度远赴英国求学。1983年，因在星体结构和演化的研究而获诺贝尔物理学奖。NASA著名的钱德拉X射线望远镜就是以他的名字命名。]

被观测到的新类型绿色天体，可能由白矮星合并所致

Credit: ESA/XMM-Newton, L. Oskinova/Univ. Potsdam, Germany 

以双白矮星为核心组成的双星系统在宇宙中相当常见。许多类太阳星和红矮星都是双星系统的一部分。当这些恒星到达它们作为主序恒星生命的尽头时，就变成了白矮星组成的双星系统。

随着时间的推移，它们之间的轨道会逐渐缩小，最终导致两颗白矮星发生碰撞。接下来会发生什么要看情况而定。

被我们熟知的M27哑铃状星云核心是一颗白矮星

Credit：Steve Mazlin

通常，它们会爆炸成新星或超新星，产生新的中子星；但有时，它们也会形成更不寻常的东西，就像《天文学与天体物理学》杂志（Astronomy & Astrophysics）最近一篇论文展示的那样。

2019年，天文学家捕捉到一种新x射线源，它看起来与白矮星相似，但亮度远高于普通白矮星。有学者因而认为这个天体可能是两颗白矮星不稳定的合并体。

在这项新研究中，研究团队使用了X射线多镜面牛顿望远镜（X-ray Multi-Mirror Mission (XMM) Newton telescope ）来捕捉天体影像，如前图所示。研究人员证实该天体的质量大于钱德拉塞卡极限。

钱德拉塞卡极限是白矮星研究领域重要的概念，图为年轻的苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡

Credit：维基百科

这个超越钱德拉塞卡极限的天体被高速的残留星云所包围。它主要由氖组成，因此在图中显示绿色，这与白矮星合并后产生的天体是一致的。它可能具有超高转速——这样就不会坍缩成中子星。

但最终，这个天体依旧会在未来一万年内坍塌成为中子星。在这个过程中，它很可能会爆发，形成一颗超新星。虽然只是短暂的，但白矮星似乎可以突破钱德拉塞卡极限。

责任编辑：毛明远

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