盖亚在恒星附近发现13928颗白矮星 包括通过合并形成的白矮星

2013年欧洲空间局(ESA)部署了盖亚（Gaia）任务，这是一个旨在测量天体运动位置的太空天文台。在过去的四年里，盖亚一直在研究遥远的恒星、行星、彗星、小行星、类星体和其他天文物体，它所获得的数据将被用来建造史上规模最大、最精确的三维空间目录，总计有10亿个天体。在2018年4月25日进行的第二次Gaia数据的发布，已经带来了一些令人印象深刻的发现。

根据第二次Gaia数据发布的信息，科学家们发现了通过合并而形成的白矮星系统。图片：ESA/Gaia/DPAC

最新的研究是由一个国际科学家小组做出的，在100秒差距(326光年)恒星附近发现了13928颗白矮星，其中许多是通过合并形成的，这是白矮星第一次在恒星附近被直接探测到。这项研究描述了他们的发现，“盖亚揭示了被合并白矮星的证据”，最近发表在arXiv上，正在被考虑发表在《皇家天文学会月刊》上。这项研究由俄克拉何马大学的副教授Mukremin Kilic博士领导，包括来自爱丁堡大学和蒙特利尔大学天文学研究所的成员。

碰撞白矮星的艺术概念图。图片：CfA

基本上大多数恒星的白矮星是成为(带有质量小于8倍太阳质量)一旦退出的主序阶段他们的生活。这个由恒星耗尽它的氢燃料和扩大几倍规模(进入红巨星阶段)分支。这些恒星然后吹掉他们的外部层(超新星)，留下一颗白矮星遗迹。通过研究他们，天文学家们可以学习更多关于恒星的生命周期以及他们如何发展，博士科里奇说：“[W]e基本上做银河考古当我们研究附近的白矮星。他们告诉我们关于年龄和恒星形成历史的银河磁盘和光环。更重要的是，白矮星爆炸作为一个Ia型超新星当他们到达太阳质量的1.4倍。

我们使用这些超新星研究宇宙的形状，并得出结论，宇宙的膨胀速度正在加快。然而我们尚未发现这些超新星的祖系统。组成Ia型超新星的一个渠道是通过兼并的白矮星。因此合并白矮星的直接检测是非常重要的对于理解这些白矮星并合的频率。然而直到最近，在当地的银河系附近才发现了几百颗白星(在40秒的范围内)。此外天文学家只能获得精确的视差(距离)测量大约一半。但是多亏了盖亚（Gaia）的数据，天文学家能够研究的白矮星系统的数量呈指数增长。

一颗白矮星在环绕天狼星的轨道上(一个白色的超级巨星)的概念图。图片：NASA, ESA and G. Bacon (STScI)

盖亚提供了距离测量，我们现在可以在给定的体积内创建完整的白矮星样本。例如在盖亚之前，我们只知道在太阳的20秒差距之内有100颗白矮星。通过第二次盖亚（Gaia）数据发布，在恒星的100秒差距内发现了13000个白矮星。数字上的差异是惊人的!盖亚数据也有助于确定这些白矮星系统的性质以及它们是如何形成的。正如他们在研究中所指出的，先前的研究表明，我们本地星系中大多数的白矮星(大约56%)是单星进化的产物，而7 - 23%是双星之间的合并产物。其余的是白矮星，或者是白矮星和主序星。利用Gaia的数据——其中包含了数千颗白矮星的颜色和分布数据——在距太阳326光年的范围内——这个团队能够确定这些恒星的质量。

这反过来又为他们的形成提供了重要线索，这表明合并比之前的研究更普遍。科里奇解释说：巨大的白矮星往往更小，这意味着它们也更弱(因为它们的表面积较小)。由于盖亚在太阳的100秒内给我们提供了一个完整的白矮星样本，我们第一次能够得到成千上万的白矮星的大小分布(也就是质量分布)，发现了大量的白矮星。从单个恒星演化过程中，大量白矮星的数量明显高于预期。因此得出结论，这些巨大的白矮星实际上是通过之前的双星系统合并而形成。

白矮星双星的概念图。图片：Andrew Taylor.

从这一点上，研究小组能够收集到第一个可靠的Hertzsprung-Russell图，用于附近的白矮星，以及白矮星的合并频率。正如Kilic所指出的，这可能对其他天文研究领域产生重大影响。根据通过合并形成的单个白矮星的频率，我们可以估计出平均有多少个白矮星合并，以及质量分布。然后我们可以从这些合并中推断出Ia型超新星的速率，看它是否足以解释部分或全部的Ia超新星爆炸。这是一个正在进行的研究领域，我相信我们很快就会得到一些结果。

这些发现是第二次盖亚（Gaia）数据发布的创举，它已经被证明是天文学家的宝库。Gaia数据的第三个版本定于2020年后期发布，最终目录将在2020年发布。与此同时，Gaia任务的延期已经获得批准，该任务将继续执行到2020年底(在今年年底得到确认)。

博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：arXiv