超新星 从未见过这样的白矮星，大气层几乎是纯氧，还在银河系中逆行
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2015年天文学家在距离地球约1430光年的位置发现了一颗非常独特的白矮星并将它命名为SDSSJ1240+6710。这个名字确实很长不过它还有个绰号Dox。从被发现的那天起Dox就成为了白矮星中的奇葩。在其他所有恒星都顺着银河系自转的方向进行公转的时候Dox竟然独自逆行而且是高速逆行。其速度达到了250公里/秒155英里/秒和太阳系绕银河系中心公转的速度相同。如果你以为它的诡异之处仅限于此那就大错特错了。它真正与众不同的地方就在于它的化学元素。我们知道白矮星是低质量恒星死亡后留下的残骸。根据天文学家的计算当一颗恒星的质量不超过太阳8倍的时候它就会在死亡后变成白矮星。在演化末期的坍缩过程中外层物质被吹散到宇宙空间留下的核心不超过太阳质量的1.4倍这也是我们理论中白矮星质量的上限。如果比这个更大它就会变成中子星。
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同时白矮星的内部没有了氢聚变反应而是开始在更加巨大的压力和温度下发生其他的核聚变最终形成碳等元素。对于整个星体来说其主要成分就是碳。同时它还会残留一些大气层这个大气层以氢和氦为主同时也有少量的碳和氧。最终它们会在宇宙空间逐渐冷却、熄灭彻底沉寂。直到2015年Dox被发现这个理论遭受到了挑战。来自巴西和德国的天文学团队在天龙座发现了它并且对它进行了光谱分析。我们知道光谱是一颗恒星的“身份证”天文学家正是通过光谱发现了Dox的特别之处。光谱分析显示它的大气层内竟然是高纯度氧气构成的在它的大气层中氧气占了99.9%而氢和氦却完全不存在它的出现对以往的理论形成了严重的挑战因此也引起了天文学家们的关注。很快来自英国华威大学的物理学家BorisGnsicke领导着一支科学团队利用哈勃太空望远镜对Dox进行了进一步的光谱分析。
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很快他们就取得了收获。但是这个收获更加令人意想不到。他们发现Dox的大气层中除了高纯度的氧气之外同样也有微量的碳还有氖、镁、铝和硅等元素的痕迹。当然这也并不太奇怪因为在超新星爆发初期时这些元素经常会在热核反应中被制造出来。但是通常来讲这些元素在超新星爆发的后期还会聚变出铁、镍、铬、锰等\"铁族\"元素。可是实际上他们并没有发现这些元素就好像Dox的超新星爆发在进行到一半的时候就戛然而止了。Gnsicke指出“这颗天体非常独特它拥有着白矮星所有重要的特征但是它的高速运动以及与众不同的元素丰度和低质量却显得格格不入。它的元素组成就像是一个指纹告诉我们它确实是低质量且高速运动的天体。所有这些证据都在向我们表明它一定是来自于一个距离非常近的双星系统中而且也一定经历了热核点火过程。这应该是超新星的一种特殊形式只不过我们从未见过。”
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那么他所说的热核点火是什么意思呢一般来说热核点火都是出现在拥有一颗白矮星的双星系统中。我们知道白矮星属于致密星不仅密度极大而且引力也非常强。如果一颗白矮星位于双星系统中而它的伴星又只是一颗主序星那么这颗主序星的物质就很有可能被白矮星吸走。白矮星在逐渐累积这些物质的过程中能量越来越高当它达到某个临界点的时候就会重新点燃变成一颗超新星这个过程就叫做热核爆炸。根据科学家的推测银河系中有一半的恒星都处于双星系统中。因此这样的情况还是比较常见的。不过通常我们比较熟悉的都是Ia型超新星它也是我们探测遥远天体距离的主要工具而Dox则向我们展示了另一种形式的超新星。
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天文学家认为Dox一定也经历了热核爆炸的过程。但是在热核点火的时候大量的物质被抛射出去就像火箭一样产生了一股反推力最终破坏了两颗天体之间的引力导致它们自身也被抛射了出去。Gnsicke表示“如果它真的来自于一堆紧密的双星系统并且在热核点火时抛射出足够多的物质在这种条件下就会形成一颗低质量的白矮星并且以公转速度为基础被抛射出去。”天文学家介绍对于双星系统中白矮星的超新星爆发我们已经有一定的了解了。它们通常会在几个月的时间内大幅提高自己的亮度并且需要花掉几年的时间才会逐渐黯淡下去这种残留着的光芒与镍的放射性同位素有着密切的关系。而根据天文学家的分析Dox的大气层中几乎没有镍这也是它能够迅速变暗在超新星爆发时躲过人类视线的重要原因从侧面也印证了Gnsicke等人的猜测。
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