大气含氧的大质量白矮星
Nancy Atkinson
译自Universe Today，2009年11月12日
白矮星是古怪的恒星，而研究者最近发现了两颗最为古怪的白矮星。不过这两个怪东西属于一类失落的关联天体，它们介于以超新星方式终结生命的大质量恒星以及形成白矮星的中小型恒星之间。这两个一度拥有大质量的星体以某种途径避免了超新星的核心坍缩，也是仅有的两颗大气福含氧元素的白矮星。这些所谓的大质量白矮星曾经被预言过，但是之前从未被人观测到。
斯隆数字巡天对这颗不起眼的蓝色天体SDSS 1102+2054的分光观测表明，它是一颗极其罕见的恒星残骸——拥有富氧大气的白矮星。
这两颗白矮星分别名为SDSS 0922+2928与SDSS 1102+2054，与地球的距离分别是400和220光年。它们都是大质量恒星的残骸，是前身星走到星体演化终点并将所有核聚变反应所需要的原料消耗殆尽后产生的。
其光谱中碳元素的低丰度表明，这两颗恒星已经抛出了一部分外包层，并燃烧了核心的碳元素。
来自沃里克（Warwick）大学的天体物理学家鲍里斯·盖恩西克（Boris Gaensicke）说：“表面氧元素的丰度表明，它们是暴露出氧—氖裸核的白矮星，可能起源于这类天体允许的最重前身星。”盖恩西克是刊登在上周在线版《科学》杂志上的一篇论文的作者。
盖恩西克对Universe Today网站说，他与他的小组并没有特意去寻找这些曾经存在于理论中的星体。“我和我们的研究生乔纳森·格文（Jonathan Girven）合作了好几个关于白矮星的项目，碰巧我们找到了不寻常天体的队伍——我们至今还在迷惑其中的一些到底是什么。从理论的角度来说，我在想，如果拥有富氧大气层的白矮星确实存在，结合两个角度，我们针对这类星体专门设计了搜寻方法。”
在对斯隆数字巡天数据的搜索过程中，天体物理学家确实发现了两颗大气中氧元素丰度较高的白矮星。
几乎所有的白矮星都拥有氢和/或氦元素组成的包层，虽然其质量不大，还是可以有效地阻隔视野，让人们不能直接看到星体核心。理论模型预言，如果质量在太阳7至10倍的恒星没有以超新星爆发的方式结束生命，那么剩下的可能性就是，它们将消耗所有的氢、氦和碳元素，并作为拥有超高氧丰度核心的白矮星走完一生。
这样天体物理学家就可以在白矮星表面探测到氧丰度超高的光谱了。
大多数恒星给出氧—氖核的模型都预言，足够厚的富碳包层会将核心包裹起来，阻止了大量的氧元素向上的扩散。
但是计算还表明，前身恒星的质量越接近产生白矮星结束生命的上限，这一包层的厚度就越小。因此形成SDSS 0922+2928与SDSS 1102+2054的一种可能性就是，它们起源于不进行核心坍缩的最大质量恒星，这样它们自身也应该质量很大。不过当前的数据尚不充分，不能准确测量这两个非凡星体的质量。
这些大质量白矮星的未来如何？盖恩西克说，这两个天体的演化将是非常慢的。“由于它们是燃尽的恒星核心，并不再进行核聚变反应，它们的命运就是继续冷却变暗。这将是个极其缓慢的过程，其外观发生任何可以察觉到的变化都需要花费数千万到数亿年。”
