你的天文學教科書可能會把白矮星描述為死亡恆星的冷酷和相對無趣的殘餘物。延遲白矮星的存在之前一直無法解釋，它們違背了人們的期望，在數十億年的時間裡與一些我們熟悉的主序恆星一樣閃耀著耀眼的光芒。

研究人員發現了一些白矮星數十億年來一直發光的原因：這是一個核心過程，在這個過程中，較輕的晶體上升，密度較大的液體下沉，從而平衡能量並保持表面亮度。

西蒙-布勞因（Simon Blouin）與華威大學和新澤西州普林斯頓高等研究所的合著者共同進行的最新研究揭示，在這些行為怪異的恆星內核中，密度較低的晶體形成並上浮，而密度較高且含有重雜質的液體則會下沉。這種固液蒸餾過程中斷了數十億年的冷卻，解釋了所觀測到的延遲白矮星異常群體的所有特性。

恆星生命週期與白矮星冷卻

恆星的生命週期始於氣體星雲，在那裡，引力開始把物質拉到一起，直到物質聚集到一定數量，新太陽的內核開始把氫核熔合在一起，並向宇宙發出光。最終，大多數恆星都會耗盡核燃料，脫去外層進入行星狀星雲，最後變成地球大小的白矮星，不再進行核融合。

由於沒有核融合的燃料源，人們預計這些恆星在剩下的時間裡只會冷卻。這些關於冷卻的假設為白矮星年齡的估算提供了依據，進而影響了我們對銀河系形成的理解。

由歐洲太空總署（ESA）營運的蓋亞（Gaia）從地球軌道對天空進行觀測，繪製出最大、最精確的銀河系三維地圖。這張圖片顯示的是蓋亞根據對近17 億顆恆星的測量結果繪製的銀河系全天空視圖。圖片來源：ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

蓋亞衛星觀測與研究成果

白矮星冷卻的預期與歐洲太空總署蓋亞衛星的觀測數據相衝突，蓋亞衛星在2019年的觀測數據顯示，白矮星群體在超過80億年的時間裡顯然能夠停止冷卻，這幾乎是地球年齡的兩倍，也是宇宙大爆炸以來年齡的一半以上。

布勞因和他的合作者的發現解釋了白矮星持久發光的原因–“蒸餾過程”（輕晶體形成並上浮，而密度較大的液體下沉）導致引力能量的釋放。這個過程輸出的能量幾乎完全平衡了白矮星向太空輻射的能量，使其表面光度和溫度基本上保持不變。

“展望未來，”布勞因解釋說，”在利用白矮星作為宇宙時鐘來測量恆星年齡時，將這一機制考慮在內將非常重要”。

西蒙-布勞因的貢獻

西蒙-布勞因（Simon Blouin）是加拿大理論天文物理研究所（CITA）的國家研究員，在維多利亞大學師從福爾克-赫爾維格（Falk Herwig）教授。布勞因於2019年在蒙特婁大學獲得物理學博士學位，之後在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和維多利亞大學完成博士後研究。他的工作採用多種模擬技術來改進白矮星模型。這提高了物理學家和天文學家利用這些恆星作為精確宇宙時鐘的能力，有助於推論銀河系恆星形成的歷史。

布勞因及其合作者的最新研究成果剛剛發表在《自然》（Nature）雜誌上，他們確定了使延遲白矮星在數十億年內保持高溫的機制，從而解釋了白矮星的第二次恆星生命。

編譯自: ScitechDaily