北京青年报记者3月9日从北京天文馆了解到,该馆郭金承副研究员联合清华大学王晓锋教授团队、加州大学伯克利分校Alexei V.Filippenko教授团队等国际联合科研团队,通过综合利用地面光学望远镜(TMTS、Keck)、空间红外望远镜(WISE)以及中国发射的爱因斯坦探针X射线卫星,对一颗名为J0006的特殊白矮星进行了全方位的“体检”。研究发现,这颗集超大质量、超强磁场与极速自转三大极端特征于一身的白矮星,处于双白矮星并合后演化的一个关键中间阶段。该研究成果已发表在国际天文学顶级期刊《天体物理学杂志》上。
爱因斯坦探针卫星对J0006天区的X射线观测图像,绿色圆圈内未探测到明显辐射源
白矮星是中低质量恒星(如太阳)演化后的最终产物。通常情况下,单颗白矮星的自转周期较长,多为几小时甚至几天。然而,科研人员在检查TMTS的高频采样光变数据时,敏锐地捕捉到了J0006异常快速的亮度变化信号。数据分析显示,这颗0.36倍地球大小的白矮星每隔约23.15分钟(1389秒)就完成一次自转。这一发现随后得到了美国TESS卫星和ZTF巡天数据的独立确认。在已知的白矮星家族中,自转周期短于30分钟的成员极其罕见,J0006的发现无疑为这一稀有群体增添了重要一员。
为揭开这位“宇宙快转手”的神秘面纱,研究团队利用位于夏威夷的凯克(Keck-I)10米口径望远镜对其进行了光谱观测。令人惊讶的是,J0006的光谱与普通白矮星截然不同,其氢原子吸收线呈现出极宽且浅的特征。这是极强磁场导致的“塞曼效应”分裂结果。通过与大气模型对比,科学家测定其表面磁场强度高达2.5亿高斯(250 MG),是地球磁场的数十万倍。除了转得快、磁场强,J0006还是一颗名副其实的“重量级”天体。结合盖亚卫星(Gaia)的高精度天体测量数据,研究人员计算出其质量约为1.06倍太阳质量。要知道,宇宙中白矮星的平均质量仅为太阳的0.6倍左右,J0006属于典型的“超大质量白矮星”。
如此极端的物理性质从何而来?研究团队认为,J0006最可能的起源是“双白矮星合并”事件。在宇宙中,成对的白矮星会因引力波辐射逐渐靠近并最终合并。这一剧烈过程不仅造就了它的大质量,合并时产生的剧烈发电机效应还激发了超强磁场,同时继承的轨道角动量使其获得了惊人的自转速度。科研团队还进一步探究了其周围环境和辐射特性,以验证其演化过程。
J0006的发现填补了极早期并合产物与普通大质量磁性白矮星之间的演化缺环,就像一块珍贵的化石,记录了双星合并后数千万年间的冷却与演变历史。
供图/北京天文馆
文/北京青年报记者 雷嘉
编辑/胡克青
