摘要：距离地球128光年的白矮星WD 0525+526在可见光观测中显得平淡无奇，但当哈勃太空望远镜将其紫外线"目光"投向这颗恒星时，一个隐藏了数十亿年的暴力秘密被揭开。这颗质量为太阳1.2倍的超大质量白矮星并非通过单一恒星的自然演化形成，而是两颗天体剧烈碰撞的产物

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250910233533.htm

距离地球128光年的白矮星WD 0525+526在可见光观测中显得平淡无奇，但当哈勃太空望远镜将其紫外线"目光"投向这颗恒星时，一个隐藏了数十亿年的暴力秘密被揭开。这颗质量为太阳1.2倍的超大质量白矮星并非通过单一恒星的自然演化形成，而是两颗天体剧烈碰撞的产物。

这一发现标志着天文学家首次通过紫外光谱识别出恒星合并产生的白矮星，为长期以来关于这类极端天体形成机制的争论提供了决定性证据。更重要的是，它暗示着宇宙中的恒星碰撞事件可能比此前认为的更加频繁。

紫外线下的碳踪迹

这是一颗白矮星合并成一颗红巨星的插图。当矮星冲过恒星的外层大气层时，会形成弓形冲击。该通道剥离了白矮星的外层，露出了内部的碳核。图片来源：NASA、ESA、STScI、Ralf Crawford （STScI）

英国华威大学的研究团队使用哈勃望远镜的宇宙起源光谱仪对WD 0525+526进行了详细观测。在可见光波段，这颗白矮星的光谱特征与典型的单星演化产物完全一致，显示出标准的氢和氦大气成分。然而，紫外线观测揭示了一个关键线索：白矮星大气层中存在碳元素的明确证据。

这一发现具有革命性意义。正常情况下，通过单颗恒星演化形成的白矮星具有纯净的氢和氦大气层，其内核虽然富含碳和氧，但被厚重的大气层完全遮蔽，无法在光谱中被探测到。碳元素在白矮星光谱中的出现通常预示着更加剧烈的形成过程：两颗白矮星的碰撞，或者一颗白矮星与亚巨星的合并。

华威大学研究负责人鲍里斯·盖恩西克表示："这一发现强调了事物的表象可能与实质截然不同。到目前为止，这看起来是一颗普通的白矮星，但哈勃的紫外线视野显示其历史与我们的预期完全不符。"

在恒星碰撞过程中，剧烈的相互作用会烧掉参与碰撞天体的氢和氦外层，在合并残余物周围仅留下稀薄的氢氦大气。这种环境允许白矮星内核的碳元素向上漂浮到可观测的大气层中，从而在光谱分析中被检测到。

极端温度下的化学过程

WD 0525+526在已知的恒星合并产物中显得尤为特殊。这颗白矮星的表面温度接近21000开尔文，远高于此前发现的其他合并产物。如此极端的温度给研究团队带来了新的挑战和发现。

对于温度较低的合并产物白矮星，一种称为对流的物理过程可以将碳元素从内核混合到稀薄的氢氦大气中。然而，WD 0525+526的温度过高，无法维持传统的对流过程。研究团队确定了一个更加微妙的机制——半对流过程，正是这种机制将少量碳带入了WD 0525+526的大气层。

值得注意的是，WD 0525+526的大气碳含量是所有已知合并产物白矮星中最低的，比其他合并残余物少约十万倍。这种极低的碳丰度，结合其超高温度，意味着只有哈勃望远镜对紫外线的独特敏感性才能识别出这颗白矮星的真实起源。

华威大学研究人员Snehalata Sahu指出："哈勃的宇宙起源光谱仪是唯一能够获得检测这颗白矮星大气中碳所需的高质量紫外光谱的仪器。"对于较热的白矮星，来自碳等重元素的光谱线在可见光波长下会变得极其微弱，但这些信号在紫外线中依然明亮，而哈勃在紫外线观测领域具有无可替代的优势。

重新审视白矮星种群

这一发现对白矮星分类和形成理论产生了深远影响。白矮星作为中低质量恒星演化的最终阶段，其质量上限理论上为太阳质量的1.4倍，这个界限被称为钱德拉塞卡极限。超过这个质量的白矮星被归类为超大质量白矮星，在观测中相对罕见。

传统理论认为，超大质量白矮星可以通过两种途径形成：单颗大质量恒星的直接演化，或者两颗天体的合并。然而，区分这两种形成机制一直是天体物理学的难题。WD 0525+526的发现为第二种机制提供了确凿证据，同时也提出了一个令人深思的问题：有多少看似"正常"的白矮星实际上是宇宙碰撞的产物？

在此次发现之前，天文学家已经通过可见光光谱中的碳线识别出六颗恒星合并产物白矮星。所有这些天体都属于一个更大的群体，在2019年欧空局盖亚任务的研究中被发现质量和年龄都比预期更蓝。WD 0525+526的发现将这一群体扩大到七个成员，为理解恒星合并的频率和影响提供了更多数据。

宇宙碰撞的隐秘世界

这一发现的意义远超单一天体的研究。它揭示了宇宙中可能存在大量隐藏的恒星碰撞事件，这些事件在塑造星系演化和重元素分布方面发挥着重要作用。如果像WD 0525+526这样的天体只有在精密的紫外线观测下才能被识别，那么宇宙中恋星合并的实际频率可能远高于当前估计。

研究联合负责人安托万·贝德拉德表示："我们希望通过探索碳白矮星在类似白矮星中的常见程度，以及正常白矮星家族中隐藏着多少恒星合并，来扩展我们对这个主题的研究。这将对我们理解白矮星双星系统以及超新星爆炸的途径做出重要贡献。"

恒星合并不仅影响单个天体的演化，还可能是某些类型超新星爆发的触发机制。Ia型超新星是宇宙中最重要的标准烛光之一，用于测量宇宙膨胀速度，但其前身天体的确切性质一直存在争议。理解白矮星合并过程有助于解决这一关键天体物理问题。

技术突破与未来展望

哈勃太空望远镜在这一发现中发挥了不可替代的作用。运行超过三十年的哈勃望远镜凭借其在紫外线波段的独特观测能力，继续为天体物理学研究提供突破性发现。这一能力在地面望远镜中无法复制，因为地球大气层会吸收大部分紫外线辐射。

随着詹姆斯·韦伯太空望远镜等新一代设备的投入使用，天文学家期待能够发现更多类似的恒星合并产物。韦伯望远镜虽然主要工作在红外波段，但其强大的光谱分辨率可能揭示恒星合并过程中产生的其他化学特征。

这项研究也强调了多波段观测的重要性。仅凭可见光观测，WD 0525+526永远不会被识别为恒星合并的产物。只有通过结合不同波段的观测数据，天文学家才能揭示天体的完整故事。

未来的研究计划包括对更多疑似超大质量白矮星进行紫外线观测，以确定恒星合并在白矮星种群中的真实比例。这些研究不仅将深化我们对恒星演化的理解，还将为星系化学演化模型提供重要约束条件。

来源：人工智能学家