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白矮星的内部组成首次被绘制出来

天文学家对一颗死亡恒星的内在生活进行了探测。一颗白矮星亮度的细微变化显示出，这颗恒星尸体内核中的含氧量比此前预测的要多，研究人员将他们的发现在线发表于2月8日出版的《自然》杂志上。这项发现有可能对恒星如何生存及死亡的理论提出挑战，并且可能会对测量宇宙膨胀产生影响。

在类太阳恒星的生命到达终点之时，它会将大部分气体散发到太空中，直到残余物形成一个由碳和氧组成的稠密核，那是一辈子燃烧氦所形成的灰烬。混入了残余稀薄氦的稠密核被称为白矮星。

但是那些彼此相关的元素比例还未可知。“理论上讲，我们对于它如何成为这样有一个粗略的认知，但是我们还没有进行直接测量的办法。”来自于法国图卢兹天体物理与行星学研究院的天体物理学家Noemi Giammichele说道。

幸运的是，某些白矮星将它们的内在性质编码在了它们的表面。对于作为内部振动的回应，这些恒星会改变它们的亮度。天体物理学家可根据这些振动推测恒星的内部结构，这与地质学家在地震期间通过测量地震波了解地球内部是很相似的。

Giammichele和她的同事们使用的数据来自于NASA的开普勒太空望远镜，它“不眨眼”地观察着恒星，以追踪它们亮度的周期性变化。开普勒的主要目标是发现围绕遥远恒星运动的行星，同时也监测着位于天鹅座、距离地球1 375光年的白矮星KIC 08626021，监测时间已经有23个月了。这项观察对于白矮星在亮度方面的每个微小变化都提供了最高精确度的数据，并且由此间接提供了它的振动数据。

第二步，Giammichele从她早期作为一名航空工程师的经验中借鉴了一种计算机模拟技术，以期计算出振动的变化是如何与内核的组成发生关联的。这个团队进行了数百万次模拟，就是为了寻找到一次能够准确重现开普勒所观察到的光变化。在其中一次模拟中，数据符合得非常完美，这表明白矮星拥有着预期中的由碳氧组成的核心，以及一个稀薄的氦壳。

但是细节令人惊讶。核心的含氧量大约为86%，比物理学家此前计算的要多15%。这意味着在将氦转变为碳和氧，或者在恒星活跃期，其内核发生元素混合的过程中，一定存在着什么东西增加了含氧量。

其他4颗白矮星也显示出相同的趋势，来自于蒙特利尔大学的天体物理学家，也是此项研究的合著者GillesFontaine说道。“我们肯定会继续研究，并且进行更多的分析。”如果其他白矮星也是如此的话，这些结果将令那些研究恒星演化的理论学家们退回到绘图板前，他表示道。

白矮星还被认为是1a类型超新星的前体。这些毁灭性的恒星爆发曾经被认为具有相同的本征亮度，这意味着它们看起来明亮或者暗淡仅仅取决于它们到地球的距离。在测量它们的实际距离时，进一步发现了宇宙正在加速膨胀，对此物理学家引入了被称为暗能量的神秘物质进行解释。

更多近期的观察显示出，这些所谓的标准烛光并非那么标准。如果帮助创造超新星的白矮星拥有不同的氧含量，那将帮助解释这其中的某些差异，Fontaine说道。

对那些差异进行解释，将会在某一天有助于揭示暗能量的组成细节，来自加利福尼亚大学的天体物理学家Alexei Filippenko说道。但是那些影响还有很长的路要走。“仅仅对宇宙学来说，它到底能够产生多大的影响还有待观察。”他说道。

王麒 译自《科学新闻》（ScienceNews）2018年2月3日

（2018-02-03）

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（2018-02-17）

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（王麒编译）