紫外線揭開宇宙偽裝，哈伯望遠鏡發現「雙星合併」誕生的超大質量白矮星

透過哈伯太空望遠鏡靈敏的紫外線觀測，天文學家發現一顆超大質量白矮星。它並不是由單一恆星演化末期形成，而是由白矮星與另一顆伴星合併而成。在可見光波段，這顆白矮星看似普通，但紫外線觀測揭示了截然不同的歷史。這也是天文學界首次透過紫外線光譜確認經歷合併產生的白矮星。

白矮星是一種緻密天體，大小約與地球相當，但質量接近太陽。它是那些質量不足以爆炸成核心塌縮超新星的恆星最終狀態。我們的太陽大約在 50 億年後也會演化成白矮星。理論上，白矮星的質量上限約為太陽的 1.4 倍，但比太陽更重的白矮星非常罕見，被稱為「超大質量白矮星」。這類天體可能來自單一恆星的演化，也可能是白矮星與伴星（雙星系統）合併的產物。

在此之前，已有六顆合併白矮星透過可見光光譜中的碳譜線被發現。包括這次的新發現在內，七顆白矮星都屬於一個更大的族群。先前研究指出，這個族群的白矮星比按照它們的質量與年齡所預測的顏色來得更藍。而合併的證據正好解釋了這一現象，並提供它們形成歷史的重要線索。

這顆編號 WD 0525+526 的超大質量白矮星距離地球 128 光年，質量約為太陽的 1.2 倍。在可見光波段，它的光譜與一般白矮星無異，但哈伯太空望遠鏡的紫外線光譜觀測在其大氣中發現了碳。由單一恆星演化而成的白矮星，其大氣層通常僅含氫與氦，而核心則以碳／氧或氧／氖為主。厚厚的大氣層會遮蔽這些內部重元素的訊號，因此當碳出現在光譜中時，往往意味著更劇烈的起源，例如碰撞或合併。這類事件會燃耗掉原有的氫氦大氣，只留下極薄的一層，讓核心的碳浮現並能被觀測到。

▲ 白矮星與紅巨星（伴星）合併示意圖。合併過程中，當白矮星穿越紅巨星外層大氣時，其外層物質被剝離燃耗，核心的碳成分因此暴露。（Source：NASA）

WD 0525+526 之所以特別，在於它的溫度高達約21,000 K，質量達 1.2 個太陽質量，比其他六顆已知的合併白矮星更高溫且更大質量。然而，它的大氣碳含量卻是目前觀測到最少的，僅為其他合併白矮星的十萬分之一。若沒有哈伯在紫外線觀測的靈敏度，幾乎無法從光譜中辨認出它的特殊性，進而推知其合併的起源。對高溫白矮星而言，像碳這類比氦更重的元素，其譜線在可見光波段極為微弱，但在紫外線範圍仍然清晰可見，而哈伯正好具備這一觀測能力，也是目前唯一能提供如此高品質的紫外線觀測儀器。

由於 WD 0525+526 的真正身世只有在紫外線光譜中才被揭示，天文學家推測，很可能還有其他看似「普通」的白矮星其實也是合併的產物。這意味著這類罕見的白矮星或許比先前的預測更為常見。

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（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖為示意圖，來源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva Image processing: M. Zamani and M. Kosari (NSF’s NOIRLab), CC BY 4.0, via Wikimedia Commons）

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