10月13日，記者從西華師范大學(xué)獲悉，該校研究團(tuán)隊(duì)與捷克科學(xué)院天文研究所和國家天文臺(tái)合作，利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)和歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星天體測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了21顆高置信度的極低質(zhì)量白矮星候選體。該成果已發(fā)表在國際知名天文期刊《天體物理學(xué)報(bào)》上。
極低質(zhì)量白矮星，是一種具有重要科學(xué)價(jià)值的氦白矮星，其質(zhì)量一般小于0.3個(gè)太陽質(zhì)量。它們的觀測難度非常大，目前已知的極低質(zhì)量白矮星只有100多顆。
這類天體有何特別之處？它們對探索宇宙有何重要性？為什么說要找到它們有如“大海撈針”？21顆候選體是如何找到的？記者專訪了論文的第一作者、西華師范大學(xué)副研究員王坤。
夜空中超輕的星，竟然比宇宙還老？
記者：請您介紹一下，什么是白矮星，有我們熟悉的白矮星嗎？
王坤：白矮星是一種光度低、密度大、體積小、表面溫度較高的恒星。像太陽這樣的恒星到了“風(fēng)燭殘年”，就會(huì)演變成白矮星。由于白矮星的內(nèi)部將不再進(jìn)行任何熱核燃燒過程，只能依靠消耗殘存的熱量發(fā)光，因此它們將逐漸冷卻變暗，近似于“油盡燈枯”。
夜空中最亮的恒星——天狼星，實(shí)際上是一個(gè)雙星，由一顆主序星和一顆白矮星組成，這顆白矮星伴星是已知最大質(zhì)量的白矮星之一。
記者：那極低質(zhì)量白矮星又是什么類型的天體？它有什么特別之處？
王坤：它們最特別之處是質(zhì)量特別小，一般小于0.3個(gè)太陽質(zhì)量。作為一類具有重要科學(xué)價(jià)值的氦核白矮星，極低質(zhì)量白矮星的形成過程被廣泛研究。目前理論認(rèn)為，單個(gè)恒星演化很難形成極低質(zhì)量白矮星。
因?yàn)槿绻鼈円獜膯涡茄莼ǖ佬纬傻脑�，其前身星質(zhì)量必須足夠小。然而我們知道在太陽金屬豐度環(huán)境下，小于0.95個(gè)太陽質(zhì)量的恒星的主序壽命比宇宙年齡都還要大。
天體物理學(xué)家們?yōu)楹螌λ巫我郧螅?/p>
記者：極低質(zhì)量白矮星是怎么形成的？
王坤：單個(gè)天體自行演化，很難形成極低質(zhì)量白矮星�？茖W(xué)家對其來源有過各種推測�，F(xiàn)有的觀測資料顯示，幾乎所有的極低質(zhì)量白矮星都處于雙星系統(tǒng)中，其軌道周期從幾十分鐘到幾十天，伴星可以是白矮星、中子星或A/F型矮星。
目前一個(gè)被廣泛接受的觀點(diǎn)就是——雙星系統(tǒng)的相互作用。在一個(gè)雙星系統(tǒng)中，一顆恒星被其伴星“襲擊”，或通過別的形式剝離其外部包層物質(zhì)。經(jīng)過類似多次雙星演化的物質(zhì)交換，產(chǎn)生了極低質(zhì)量白矮星。因此對天體物理來說，它是檢驗(yàn)雙星演化理論的重要天體。加之極低質(zhì)量白矮星相較于經(jīng)典的碳氧白矮星，其半徑更大、亮度更高，觀察相對更容易，它的科學(xué)價(jià)值就體現(xiàn)出來了。
記者：聽說它們還和引力波有關(guān)？
王坤：對！這涉及它的另一大研究價(jià)值。我們知道，極低質(zhì)量白矮星，基本處于雙星系統(tǒng)中，其伴星也多為白矮星或中子星。這樣含有致密伴星的、短軌道周期的極低質(zhì)量白矮星雙星系統(tǒng)，是重要的連續(xù)引力波源，能夠被未來空間引力波探測器探測到。
引力波我們可以理解為電磁波的“兄弟”，科學(xué)家可以通過它來進(jìn)一步探究和理解宇宙的基本物理規(guī)律。
尋找極低質(zhì)量白矮星，到底難在哪里？
記者：為什么我們才只找出100多顆？
王坤：由于極低質(zhì)量白矮星質(zhì)量小，亮度暗，對觀測設(shè)備的要求很高。目前已知的極低質(zhì)量白矮星樣本非常少，僅有100多顆，限制了這種極低質(zhì)量白矮星的深入研究。
但是，天文學(xué)界不乏對此孜孜以求的學(xué)者。自2009年起，哈佛-史密松森天體物理中心沃倫·布朗教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，就開展了極低質(zhì)量白矮星巡天項(xiàng)目，目前已發(fā)現(xiàn)的100多顆極低質(zhì)量白矮星，大多是他們的成果。
記者：你們是用什么方法“大海撈針”？
王坤：廣撒網(wǎng)。必須要強(qiáng)調(diào)的是，我們的發(fā)現(xiàn)是基于前人的基礎(chǔ)，特別是依賴于郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)這個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。
我們和捷克科學(xué)院天文研究所和國家天文臺(tái)合作，將前人基于蓋亞衛(wèi)星第二期數(shù)據(jù)挑選的5762顆極低質(zhì)量白矮星候選體，與LAMOST第八次光譜巡天數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉，得到136顆候選體的LAMOST低分辨率光譜。
另外，交叉獲得12顆已知極低質(zhì)量白矮星的LAMOST低分辨率光譜。然后利用LAMOST光譜測量出目標(biāo)的大氣參數(shù)。通過對比12顆已知極低質(zhì)量白矮星的大氣參數(shù)，研究人員確認(rèn)了其中6顆極低質(zhì)量白矮星的性質(zhì)，從而證實(shí)了利用LAMOST搜尋和研究這類特殊天體的可能性。
結(jié)合蓋亞衛(wèi)星第三期數(shù)據(jù)和極低質(zhì)量白矮星的理論演化模型，研究人員獲得21顆高置信度的極低質(zhì)量白矮星候選體，為擴(kuò)充極低質(zhì)量白矮星的數(shù)量奠定了基礎(chǔ)。記者 徐莉莎
