氢燃烧白矮星享受缓慢老化

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我们发现了第一个观测证据,表明白矮星仍然可以进行稳定的热核活动,”领导这项研究的博洛尼亚母校工作室和意大利国家天体物理研究所的陈建兴解释说。“这很令人惊讶,因为它与人们普遍认为的不一致。”

白矮星是缓慢冷却的恒星,它们在生命的最后阶段已经脱离了外层。它们是宇宙中常见的物体;宇宙中大约 98% 的恒星最终都会变成白矮星,包括我们自己的太阳 [1]。研究这些冷却阶段有助于天文学家不仅了解白矮星,还了解它们的早期阶段。

为了研究支撑白矮星演化的物理学原理,天文学家比较了两个大质量恒星群中的冷却白矮星:球状星团 M3 和 M13 [2]。这两个星团共享许多物理特性,例如年龄和金属丰度 [3],但最终会产生白矮星的恒星数量不同。特别是,处于被称为水平分支的演化阶段的恒星的整体颜色在 M13 中更蓝,表明有一群更热的恒星。这使得 M3 和 M13 一起成为一个完美的天然实验室,可以在其中测试不同种群的白矮星如何冷却。

“我们哈勃观测的卓越质量为我们提供了两个球状星团恒星种群的完整视图,”陈继续说道。“这让我们能够真正对比 M3 和 M13 中恒星的演化方式。”

使用哈勃的广角相机 3,该团队在近紫外波长下观察了 M3 和 M13,使他们能够比较两个星团中的 700 多颗白矮星。他们发现 M3 包含标准的白矮星,它们只是冷却恒星核心。另一方面,M13 包含两个白矮星种群:标准白矮星和那些设法保持在氢气外壳上的白矮星,使它们燃烧的时间更长,因此冷却得更慢。

将他们的结果与 M13 中恒星演化的计算机模拟进行比较,研究人员能够表明 M13 中大约 70% 的白矮星在其表面燃烧氢,减慢了它们冷却的速度。

这一发现可能会对天文学家如何测量银河系中恒星的年龄产生影响。白矮星的演化以前被建模为一个可预测的冷却过程。年龄和温度之间这种相对直接的关系导致天文学家使用白矮星冷却速率作为自然时钟来确定星团的年龄,尤其是球状星团和疏散星团。然而,燃烧氢的白矮星可能导致这些年龄估计不准确多达 10 亿年。

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