NASA哈勃望遠鏡揭示白矮星的“抗衰老”秘密

據外媒CNET報道，美國宇航局（NASA）的哈勃太空望遠鏡近日探測到一些垂死的恆星——白矮星有一個有效的“抗衰老”方案。這些恆星體的秘密是一層氫氣，這大大減緩了它們死後的冷卻速度，以至於目前對其年齡的估計可能會有多達10億年的偏差。

“過去曾計算過一些緩慢冷卻白矮星的模型，但這是第一次觀察到這種效應，”博博洛尼亞大學的天體物理學家Francesco Ferraro解釋說，他負責協調周一發表在《自然-天文學》雜誌上的關於這些恆星的研究。他補充說：“我們的發現表明在採用白矮星冷卻序列作為‘時鐘’時要謹慎。”

白矮星是低質量恆星–如太陽–的最後進化階段，有時被稱為以前熾熱天體的“裸露”核心。在一顆恆星進入白矮星階段之前，它通過將氫氣融合成稍重的元素–氦氣來為自己提供能量。一旦沒有任何氫氣了，它就把氦氣融合成更重的元素。

隨着二次核聚變的發生，恆星的外層物質被釋放出來。這就是哈勃在其壯觀的星雲的令人敬畏的彩色照片中經常捕捉到的東西–恆星脫落了它們的外層。這就留下了一個耗盡的、沒有能量的、”裸露的”星體–白矮星。

Ferraro說：“沒有任何能量來源，一顆恆星只能冷卻下來，並逐漸減弱其亮度。這正是公認的白矮星的模型。”

Ferraro和他的團隊對來自望遠鏡寬視場相機3的哈勃圖像的分析發現，一些白矮星被一層薄薄的、殘留的氫氣所包圍，提供最後的能量衝擊。因此，與流行的看法相反，並非所有的白矮星都以同樣的速度變暗和冷卻，或者說“老化”。

他說：“這一發現改變了我們目前教給學生的白矮星的定義。一些穩定的熱核燃燒仍然可以在白矮星的表面發生。”

研究人員通過比較兩個類似的銀河系球狀星團，或由大量恆星擁擠的區域，M3和M13，得出了他們的新結論。事實上，它們是如此相似，以至於 Ferraro把它們當作“雙胞胎”。

“正如人類的情況一樣，”他指出，”雙胞胎相似但不完全相同，在它們的恆星群中可以顯示出一些特定的差異。”

事實證明，M13的白矮星數量要多得多，有467顆白矮星，而M3的白矮星種群則有326顆。數量上的鮮明對比證明了“雙子”星團內恆星的冷卻速度是不一樣的。M13的一些白矮星，被氫氣覆蓋，冷卻速度較慢。

Ferraro表示：“由於M3比M13容納了更多的恆星，這種差異甚至更加顯著。”他說，一些垂死的恆星可能會保留一個富含氫氣的外包層，因為它們在降解過程中跳過了一個涉及元素混合的步驟。通常情況下，這個步驟會燒掉最後一點氫氣。

儘管研究小組的發現指出對白矮星的幾個年齡估計可能是完全不正確的，但 Ferraro敦促說，我們用來確定宇宙年齡的恆星系統可能是安全的，不會出錯。這是因為天文學家在這種推斷過程中還使用其他指標。

“現在，我們正在調查其他古老星團中的白矮星–與M13類似–以提供這一現象的更多證據，”Ferraro說。他對這些垂死的恆星感到驚訝，因為 “它們是宇宙中最緻密的天體之一：一茶匙白矮星的重量相當於10頭大象的重量”。