天文学家在白矮星周围发现神秘冲击波

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 风月同天|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 天象预报

翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：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，天文学家们用欧洲的南方天文台的甚大望远镜（VLT）在一颗已经死了的恒星周围发现了出乎意料的激波。看到的天文学家们都被眼前这道绝美的、奇特的激波弧震撼到了，因为它的存在完全违背了我们的既有认知，也挑战了当前关于这种（已经死亡的）恒星遗迹的理论框架。这个发现很可能会重新塑造我们对死亡恒星如何与周围环境相互作用的全部理解。

这颗死亡恒星遗迹是一颗被命名为 RXJ0528+2838白矮星。白矮星指的是，与太阳质量相近的恒星，在核聚变燃料耗尽、抛射掉外层物质后，所留下的高密度核。RXJ0528+2838距离地球有大约 730 光年之遥远。它拥有一颗伴星，并在这颗伴星的引力作用下不断从伴星身上吸取物质。一般情况来说，这些被吸积的物质会在白矮星周围形成一个吸积盘，然后盘中的物质会慢慢地落向白矮星表面，多余的物质会被强劲的外流抛射到太空中。然而，在 RXJ0528+2838 的小系统中，研究人员找了半天也找不到任何吸积盘存在的迹象，但是却看到了一道美丽的激波，实在是令人费解，这激波到底是怎么回事，吸积盘又去哪里了？

杜伦大学的研究团队负责人西蒙娜在采访中表示，“一个本应安静消亡、没有吸积盘的系统，竟然能产生如此壮观的星云结构，这种哇的瞬间，在观测中是极其罕见的！”

欧洲南方天文台甚大望远镜的 MUSE 仪器拍摄到的白矮星 RXJ0528+2838 的壮丽激波结构。

图片来源：ESO / K. Iłkiewicz & S. Scaringi 等

这道激波是被甚大望远镜上的多单元光谱探测器（MUSE）拍到的。天文学家们说，这颗白矮星在银河系中运动时，与周围星际介质发生了相互作用，所以形成了这样壮丽的景象。就像太阳以及银河系中其他恒星一样，它也在绕着银河系中心旋转。当这颗死亡恒星在空间中前行时，它会挤压前方的星际气体，从而形成一种被称为弓形激波的结构，类似于船只在航行时，船头前方堆积起的波浪。不过这个波浪留在了宇宙中，被我们看到了。

“我们观测到的是一股极其强烈的外流，但是根据现有的天文理论，这样的外流本不该存在，”波兰华沙尼古拉·哥白尼天文中心的博士后克里斯蒂安说。

研究团队最初是在分析西班牙的牛顿望远镜拍摄的 RXJ0528+2838 图像时，注意到这个异常结构的蛛丝马迹的。在意识到该结构形态非同寻常后，他们随即利用甚大望远镜的 MUSE 仪器展开了后续观测。

“借助 MUSE 的观测数据，我们对弓形激波进行了精细的制图，然后又分析了这个激波化学成分，” 克里斯蒂安补充地说，“这一步至关重要，因为我们得确认这个结构确实起源于这个双星系统本身，而不是什么无关的星云或星际云。”

数字化巡天（DSS）拍摄的图像显示了白矮星 RXJ0528+2838 所在的天区（位于画面正中央。）

图片来源：ESO / Digitized Sky Survey 2；致谢：D. De Martin

通过这个弓形激波的尺度和形态，我们猜测RXJ0528+2838 已经向外释放物质至少长达 1000 年之久。然而，科学家无法解释，一颗周围没有吸积盘的白矮星，究竟是如何在如此漫长的时间尺度上维持稳定外流的。

研究团队并非毫无线索，他们推测，RXJ0528+2838 强大的磁场可能直接将从伴星夺取的物质全部引到了白矮星表面，从而使吸积过程绕过了吸积盘的形成阶段。

“我们发现即便没有吸积盘，这类系统依然能够驱动强劲的物质外流，这是一种我们尚未理解的机制，这简直挑战了关于极端双星系统中物质运动与相互作用的传统认知。”

然而，即便考虑到磁场的作用，研究团队仍认为，这道激波理论上最多只能维持约 100 年。这意味着，在该系统中一定还存在着另一种尚未揭示的能量来源，一种神秘的引擎，使外流与激波持续了原本预期时间的十倍之久。

极大望远镜（ELT）的概念示意图。也许ELT未来会在破解这一白矮星激波之谜中发挥关键作用。

图片来源：ESO / L. Calçada

要解开这一谜团，关键或许在于借助即将建成的极大望远镜（ELT），对更多此类双星系统进行深入研究。ELT 正在智利北部阿塔卡马沙漠建设，选址与甚大望远镜相同。

ELT 将帮助天文学家绘制更多、甚至更暗弱的类似系统，并对其进行精细观测，从而最终揭示这股至今仍无法解释的神秘能量来源。

该研究成果已于 1 月 12 日（周一）发表在学术期刊《自然·天文学》（Nature Astronomy）上。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

仙女星系方向意想不到的“云”
图片来源及版权：Yann Sainty & Marcel Drechsler

谢谢阅读