天文學家在白矮星周圍發現神秘沖擊波

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翻譯：張瀚之

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

后臺：朱宸宇

https://www.space.com/astronomy/stars/mystery-shockwave-around-dead-star-stuns-astronomers-we-found-something-never-seen-before-and-entirely-unexpected

最近，天文學家們用歐洲的南方天文臺的甚大望遠鏡（VLT）在一顆已經死了的恒星周圍發現了出乎意料的激波。看到的天文學家們都被眼前這道絕美的、奇特的激波弧震撼到了，因為它的存在完全違背了我們的既有認知，也挑戰了當前關于這種（已經死亡的）恒星遺跡的理論框架。這個發現很可能會重新塑造我們對死亡恒星如何與周圍環境相互作用的全部理解。

這顆死亡恒星遺跡是一顆被命名為 RXJ0528+2838白矮星。白矮星指的是，與太陽質量相近的恒星，在核聚變燃料耗盡、拋射掉外層物質后，所留下的高密度核。RXJ0528+2838距離地球有大約 730 光年之遙遠。它擁有一顆伴星，并在這顆伴星的引力作用下不斷從伴星身上吸取物質。一般情況來說，這些被吸積的物質會在白矮星周圍形成一個吸積盤，然后盤中的物質會慢慢地落向白矮星表面，多余的物質會被強勁的外流拋射到太空中。然而，在 RXJ0528+2838 的小系統中，研究人員找了半天也找不到任何吸積盤存在的跡象，但是卻看到了一道美麗的激波，實在是令人費解，這激波到底是怎么回事，吸積盤又去哪里了？

杜倫大學的研究團隊負責人西蒙娜在采訪中表示，“一個本應安靜消亡、沒有吸積盤的系統，竟然能產生如此壯觀的星云結構，這種哇的瞬間，在觀測中是極其罕見的！”

歐洲南方天文臺甚大望遠鏡的 MUSE 儀器拍攝到的白矮星 RXJ0528+2838 的壯麗激波結構。

圖片來源：ESO / K. I?kiewicz & S. Scaringi 等

這道激波是被甚大望遠鏡上的多單元光譜探測器（MUSE）拍到的。天文學家們說，這顆白矮星在銀河系中運動時，與周圍星際介質發生了相互作用，所以形成了這樣壯麗的景象。就像太陽以及銀河系中其他恒星一樣，它也在繞著銀河系中心旋轉。當這顆死亡恒星在空間中前行時，它會擠壓前方的星際氣體，從而形成一種被稱為弓形激波的結構，類似于船只在航行時，船頭前方堆積起的波浪。不過這個波浪留在了宇宙中，被我們看到了。

“我們觀測到的是一股極其強烈的外流，但是根據現有的天文理論，這樣的外流本不該存在，”波蘭華沙尼古拉·哥白尼天文中心的博士后克里斯蒂安說。

研究團隊最初是在分析西班牙的牛頓望遠鏡拍攝的 RXJ0528+2838 圖像時，注意到這個異常結構的蛛絲馬跡的。在意識到該結構形態非同尋常后，他們隨即利用甚大望遠鏡的 MUSE 儀器展開了后續觀測。

“借助 MUSE 的觀測數據，我們對弓形激波進行了精細的制圖，然后又分析了這個激波化學成分，” 克里斯蒂安補充地說，“這一步至關重要，因為我們得確認這個結構確實起源于這個雙星系統本身，而不是什么無關的星云或星際云。”

數字化巡天（DSS）拍攝的圖像顯示了白矮星 RXJ0528+2838 所在的天區（位于畫面正中央。）

圖片來源：ESO / Digitized Sky Survey 2；致謝：D. De Martin

通過這個弓形激波的尺度和形態，我們猜測RXJ0528+2838 已經向外釋放物質至少長達 1000 年之久。然而，科學家無法解釋，一顆周圍沒有吸積盤的白矮星，究竟是如何在如此漫長的時間尺度上維持穩定外流的。

研究團隊并非毫無線索，他們推測，RXJ0528+2838 強大的磁場可能直接將從伴星奪取的物質全部引到了白矮星表面，從而使吸積過程繞過了吸積盤的形成階段。

“我們發現即便沒有吸積盤，這類系統依然能夠驅動強勁的物質外流，這是一種我們尚未理解的機制，這簡直挑戰了關于極端雙星系統中物質運動與相互作用的傳統認知。”

然而，即便考慮到磁場的作用，研究團隊仍認為，這道激波理論上最多只能維持約 100 年。這意味著，在該系統中一定還存在著另一種尚未揭示的能量來源，一種神秘的引擎，使外流與激波持續了原本預期時間的十倍之久。

極大望遠鏡（ELT）的概念示意圖。也許ELT未來會在破解這一白矮星激波之謎中發揮關鍵作用。

圖片來源：ESO / L. Cal?ada

要解開這一謎團，關鍵或許在于借助即將建成的極大望遠鏡（ELT），對更多此類雙星系統進行深入研究。ELT 正在智利北部阿塔卡馬沙漠建設，選址與甚大望遠鏡相同。

ELT 將幫助天文學家繪制更多、甚至更暗弱的類似系統，并對其進行精細觀測，從而最終揭示這股至今仍無法解釋的神秘能量來源。

該研究成果已于 1 月 12 日（周一）發表在學術期刊《自然·天文學》（Nature Astronomy）上。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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圖片來源及版權：Yann Sainty & Marcel Drechsler

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