天文学家发现一种新型的奇怪恒星：覆盖在氦气燃烧的灰烬之中

这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。

来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。

“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。

”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。

这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。

2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。

四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。

由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。

像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。

这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。

这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。

“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。

来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。

不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。

软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。

望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。

另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。

Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。

由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。

这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。

然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。

除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。

FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。

”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。

在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。

像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。

“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。

将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。

Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。

”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。

爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。

“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。

我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。

由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。

Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。

由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。

”

我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗如此沉重的行星"。

图为一颗大质量行星围绕一颗小质量恒星运行图片宾夕法尼亚州立大学）天文学家发现了一颗巨大的太阳系外行星，或称 "系外行星"，它围绕一颗超冷矮星运行，而这颗矮星太小了，根本无法承载这样一个世界，这对科学家们关于行星和行星系统如何诞生的模型提出了挑战。

这颗被命名为LHS 3154 b的行星的质量是地球的13倍，这意味着它的质量与太阳系冰巨海王星相似，但它却紧紧地围绕着一颗质量比太阳小9倍的小矮星运行。

这意味着这个类似海王星的世界与其母恒星--位于大约51光年之外的LHS 3154--之间的质量比是地球与太阳之间质量比的100倍，研究人员认为这不可能发生。

这是第一次在宇宙中较小的恒星周围发现质量如此大的行星。

"这项研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学维恩-威拉曼（Verne M. Willaman）教授苏夫拉特-马哈德万（Suvrath Mahadevan）在一份声明中说："这一发现让我们真正认识到，我们对宇宙的了解是多么肤浅。

"我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗这么重的行星"。

挑战恒星和行星的诞生过程恒星是由大量的气体和尘埃云积聚成密度过高的斑块而形成的，这些斑块不断增大，最终在自身引力的作用下坍塌。

这样，一颗幼年恒星就被称为 "原行星盘 "的残留物质所包围。

顾名思义，科学家认为行星最终就是从这个残留物质盘中诞生的。

恒星形成过程中遗留的物质数量为这些潜在行星的大小设定了限制。

研究小组确定，LHS 3154 b 的行星内核非常重，因此它所来自的行星形成盘必须拥有大量的固体物质。

宾夕法尼亚州立大学天文学研究生梅根-德拉默（Megan Delamer）解释说，简而言之，它必须拥有比当前模型预测的更多的物质。

因此，发现这颗特殊系外行星后，人们也提出了关于恒星形成的问题。

这是因为LHS 3154最初的原行星盘中尘埃与质量的比率和尘埃与气体的比率必须比预测值高出10倍，才能诞生像LHS 3154 b这样大质量的海王星般的世界。

马哈德万解释说："低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘，预计不会有足够的固体质量来形成这颗行星。

"但它就在那里，所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。

"左）地球-太阳系统（右）新发现的系外行星 LHS 3154 b 及其恒星系统（图片宾夕法尼亚州立大学）宜居带行星探测器超出预期马哈德万及其同事利用德克萨斯州麦克唐纳天文台霍比-埃伯利望远镜的天文摄谱仪--宜居带行星探测器（HPF）探测到了系外行星LHS 3154 b。

HPF的设计目的是在系外行星围绕银河系中一些最冷的恒星运行时探测它们。

实际上，马哈德万和一个团队一起协助建造了这台仪器，其重点是那些离恒星既不太近也不太远的行星，因为它们无法承载液态水，而液态水是生命的一个关键条件。

这些行星位于恒星周围所谓的宜居带。

这类行星不容易被发现，部分原因是冷恒星的宜居带比太阳系的宜居带更靠近这些恒星。

这意味着，这些行星经常被其相对较小的母恒星发出的光线所遮挡。

此外，预计这些行星本身也很小，因此更难被探测到。

想想看，恒星就像是一堆篝火。

火越冷，你就越需要靠近火堆取暖。

马哈德万说，行星也是如此。

如果恒星更冷，那么行星就需要离恒星更近，这样它才会足够温暖，能够承载液态水。

#p#分页标题#e#"如果一颗行星与其超冷恒星的轨道足够接近，恒星光谱或光线的颜色在受到轨道行星牵引时发生了非常微妙的变化，我们就可以通过观测这种变化，来探测这颗行星。

- 10颗最像地球的系外行星- 两颗可能适合居住的类地行星环绕着宇宙后院的一颗恒星运行- 在附近恒星的宜居带发现两颗 "超级地球 "系外行星探测LHS 3154 b对HPF来说非常重要，因为它显示了该仪器具备提供重要系外行星结果的潜力。

团队成员、普林斯顿大学NASA萨根天体物理学研究员表示，这一结果超出了对该仪器的所有预期。

"我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例，"Mahadevan 总结道，"这正是我们建造HPF的目的，发现银河系中最常见的恒星是如何形成行星的，并找到这些行星。