罕见的“倒置恒星”被吞噬太阳的残骸所笼罩

根据本周发表的两项新研究表明，白矮星可能会发生碰撞，形成一种新型奇怪的“倒置”恒星。

一组天文学家发现了两颗小而明亮的恒星，被称为热亚矮星，其结构前所未见。另一个研究小组发现了一种机制来解释这类恒星是如何形成的。

阿根廷拉普拉塔天体物理研究所的天体物理学家马塞洛·米勒·贝尔托拉米 (Marcelo Miller Bertolami) 领导了有关此类恒星形成方式的理论研究，论文发表在《皇家天文学会月刊》上，他说，这两颗奇怪的恒星是“首次被发现的同类恒星” ，必定极为罕见。

白矮星是死亡恒星缓慢冷却的核心。米勒·贝尔托拉米说，热亚矮星相当罕见，它们是燃烧温度比太阳表面高四倍的老恒星，与我们的太阳不同，它们的核心融合的是氦而不是氢。

米勒·贝尔托拉米说，大多数恒星的四分之三由氢组成，四分之一由氦组成，还有少量其他元素。恒星首先融合最轻的元素，因此只有当恒星已经燃烧完氢，或者其他物体的引力将氢从恒星中拉走时，恒星才会融合氦。

但根据本周发表在同一期刊上的一份报告，一组天文学家注意到，这两颗新发现的恒星与其他燃烧氦的亚矮星并不相似。该团队由德国天体和粒子物理中心的天文学家克劳斯·沃纳领导，他们发现，他们不仅看到了一颗表面富含氦的恒星，而且还看到了一颗富含碳和氧的恒星。

“这是极其罕见的，”米勒·贝尔托拉米说。通常情况下，恒星通过燃烧核心中的氦来产生碳和氧，而这些元素在表面是看不见的。但该团队发现，该恒星表面约 40% 是由碳和氧组成的。

“你需要找到一种方法将所有碳和氧运送到表面，这并不容易，”米勒·贝尔托拉米说。

[相关：黑洞以吞噬者著称。但它们也能帮助恒星诞生。]

沃纳的团队已经认识米勒·贝尔托拉米，于是他们联系了他，试图弄清楚这些奇异物体是如何形成的。米勒·贝尔托拉米的团队已经在进行一个类似的项目，并能够展示出这样一颗奇怪的恒星是如何形成的。

Miller Bertolami 和他的同事发现，在适当的条件下，较重的富含氦的白矮星可以与较轻的富含碳和氧的白矮星相互作用。这对白矮星组合在一起，可以形成一颗结合了两者物质的热亚矮星。

这两颗恒星可能以双星形式存在，也就是说它们绕着对方旋转。米勒·贝尔托拉米说，随着时间的推移，它们会发出引力波，并相互螺旋式靠近，直到相遇。在这个过程中，它们会靠得足够近，潮汐力会撕裂其中一颗或两颗。

通常情况下，质量较大的恒星会摧毁质量较小的恒星，并吞噬质量较轻的恒星物质。在 Miller Bertolami 的模型中，氦白矮星摧毁了质量较轻的碳氧白矮星，因此幸存的恒星最终在其表面散落了碳和氧星体残骸。

白矮星之前已经死亡，因为它们不再将原子融合成更重的元素来产生能量。但它们之间的合并重新点燃了一颗新的“重生”恒星——亚矮星——的核聚变，米勒·贝尔托拉米说。

哈佛和史密森天体物理中心的天体物理学家沃伦·布朗 (Warren Brown) 表示，这两项研究“在理论和观测之间建立了良好的联系”，他没有参与这两项研究。“测量结果相当简单，”他说，理论解释似乎是观测难题的“绝佳解决方案”。

布朗说，令人惊讶的是，这些恒星“有点颠倒”。科学家们预计在其核心中产生的重元素——碳和氧——出现在表面，而核心则充满了轻氦。

“这在物理上是可能的，所以它一定会发生，”布朗说。问题是发生的频率是多少？一旦天文学家获得更大的样本，数百颗或至少数十颗恒星，他们就可以开始弄清楚这类恒星在银河系中有多普遍。

虽然这次观测是史无前例的，但天文学家可能很快就会有新工具来发现类似的恒星事件。布朗说，激光干涉仪空间天线 (LISA) 和其他下一代引力波探测器将能够探测到我们银河系中数以万计的恒星双星。像这样的白矮星合并将发射引力波，并提供另一个研究它们的镜头。

更正 2022 年 2 月 24 日：Miller Bertolami 澄清说，两颗螺旋恒星将发射引力波，而不是文章之前所说的重力波。