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研究人员首次在白矮星上观察到 X 射线爆炸

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当像我们的太阳这样的恒星耗尽所有燃料时,它们就会坍塌形成白矮星。 有时,这些死去的恒星会在过热爆炸中复活并形成 X 射线火球。 来自几个德国研究所的一个研究小组首次能够观察到这种 X 射线辐射的爆炸。

“这在某种程度上是一个很好的巧合,”FAU 天文研究所的 Ole Koenig 解释说。 “这些 X 射线爆发只持续几个小时,几乎无法预测,观测仪器必须在特定时间直接瞄准爆发,”天体物理学家解释道。

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在这种情况下,这样的仪器是 eROSITA X 射线望远镜,它现在距离地球 1,5 万公里,自 2019 年以来一直在监测天空中的软 X 射线。 7 年 2020 月 8 日,他在天空的那个区域记录到强烈的 X 射线发射,这在四个小时前是完全看不见的。 四小时后,当 X 射线望远镜观测天空中的同一点时,辐射已经消失。 因此,先前完全照亮探测器中心的 X 射线爆发应该持续不到 小时。

这样的X射线暴早在30多年前就被理论研究预测到了,但直到现在才被直接观测到。 这些 X 射线火球发生在恒星的表面,这些恒星最初的大小与太阳相当,但随后大部分氢燃料和氦燃料都被消耗在了核心深处。 这些恒星尸体坍缩成白矮星,它们的大小与地球相似,但质量可能与我们的太阳相同。

“这些所谓的新恒星一直在形成,但在发射大部分 X 射线的最初时刻很难检测到它们,”蒂宾根大学的 Viktor Doroshenko 博士补充道。 “困难不仅在于闪光持续时间短,而且发射的 X 射线光谱非常柔和。 软 X 射线的能量不是很大,很容易被星际介质吸收,所以在这个范围内我们看不到很远,这就限制了可观测天体的数量。 望远镜通常被设计成在更硬的 X 射线下工作,在这种情况下吸收不太重要,因此它们可能会错过这样的事件。”

由于这些被烧毁的恒星主要由氧和碳组成,我们可以将它们比作漂浮在太空中的地球大小的巨型钻石,但辐射仍然非常微弱,地球上很难探测到。

也就是说,直到白矮星伴随着一颗仍在燃烧的恒星,并且当白矮星巨大的引力从伴星中吸取氢时。 “后来,这些氢气可以聚集并在白矮星表面形成一层只有几米厚的层,”FAU 天体物理学家 Jorn Wilms 解释道。 在这一层中,巨大的引力产生巨大的压力,压力大到导致恒星再次爆发。 由于连锁反应,很快就会发生强烈的爆炸,在此期间氢层被吹走。 7 年 2020 月 日,这种爆炸产生的 X 射线辐射击中了 eROSITA 探测器,产生了一张曝光过度的图像。

“使用模型计算,我们能够进一步分析复杂过程中曝光过度的图像,以了解白矮星爆炸的幕后情况,”研究人员说。

根据得到的结果,白矮星的质量约等于太阳的质量,因此比较大。 爆炸产生了一个温度约为 327 K(54 C)的火球,使其比太阳热约 60 倍。 由于这些新恒星很快耗尽燃料,它们迅速冷却,X 射线发射变得越来越微弱,直到最终变成可见光,在 eROSITA 探测后半天到达地球,并被光学望远镜观测到。 由于这些新恒星只有在 X 射线爆发后才能看到,因此此类爆发非常难以预测,而在 X 射线探测器中发现它们在很大程度上是偶然的。

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