怎樣才能知道一顆白矮星在收縮？

HD 49798/RX J0648.0-4418中的白矮星（左）。從伴星（右）那裡奪取過來的物質在它周圍形成了一個吸積盤。天文學家發現它的自轉越來越快，意味著它正在不斷收縮。Francesco Mereghetti

類日恆星，紅巨星，白矮星。它們差異極大，但卻是同一顆恆星的不同生命階段。50億年後，我們的太陽將變成一顆紅巨星，它會極度膨脹，把地球吞噬。再過大約10億年，膨脹過了頭的太陽將會失去它的外殼，隻留下一個高密度的內核。這個內核就是白矮星。

白矮星的形成有一個收縮的過程。理論上，一顆典型的白矮星會在100萬年內把半徑收縮到只有幾百公里。

天文學家發現了大量白矮星，但是直到最近，才獲得白矮星收縮的觀測證據。這顆白矮星在過去200萬年內持續地收縮著。

一顆太陽品質的白矮星隻相當於地球的體積。白矮星品質越大，體積就越小。圖中的白矮星品質相當於太陽的1.3倍，每天自轉6546圈。CAASTRO

要觀測白矮星的收縮非常困難。一方面，大部分白矮星已經過了收縮期；另一方面，它們非常遙遠，也非常迷你。一顆品質和太陽相當的白矮星體積和地球差不多。而它們收縮時的半徑變化幅度也非常小。

幸好，宇宙中至少一半以上的恆星有伴侶。有時候，在這樣的雙星中，有一顆會先行一步，成為白矮星。

天文學家在距地球2000光年遠的地方發現了這樣一對雙星。它們位於船尾座。其中的白矮星由於獲取了伴星的物質而微微變亮。

一般來說，獲得了物質之後，白矮星的變亮會非常明顯，因為物質的積累過程大多較為迅猛，而這又會影響到白矮星的自轉方式。

但這對雙星（編號HD 49798/RX J0648.0-4418）中白矮星的自轉，並沒有受到來自其伴星氣體的明顯影響。由此天文學家意識到，可以通過測量其轉速的變化，來獲知其體積的變化。

這顆白矮星的自轉周期大約是13秒。對於白矮星來說，這是一個非常高的轉速。不僅如此，天文學家還發現，在過去20年間，它的轉速在不斷提高。它的自轉周期每年都會縮短7納秒。

白矮星IK Pegasi B（中下）和它的A級伴星IK Pegasi A（左）、太陽（右）的體積之比較。維基百科

7納秒看起來微不足道，但對於一個大品質天體來說，意味著其自身的角動量發生了顯著改變。這種變化無法通過物質的吸積獲得，只能說明它正在收縮。一個自轉的物體，如果體積變小，轉速就會提高。就像轉圈的滑冰運動員，如果收起手臂，轉速就會變快。

通過恆星演化計算，天文學家確認這顆白矮星形成於200萬年前。這個年齡階段的白矮星收縮速度大約是每年1厘米。觀測結果與通過這一理論預測值換算得出的自轉速度增幅完美相符。

這是天文學家第一次獲得白矮星收縮的觀測證據。無疑將進一步推動人類對恆星演化的認識。相關論文發表在近日的《英國皇家天文學會月刊》上。

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