KPD 0005+5106：摧殘小伴星的炙熱白矮星
中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2021年11月23日
一顆燃料耗盡的恆星仍然能猛力一擊。天文學家發現，一顆白矮星正在凌遲它的伴星 —— 可能是一顆低質量恆星或是行星，除了持續不斷的高熱和輻射爆發，還有無情的引力將這個伴星扯碎。
大多數的恆星包括太陽，在耗盡燃料、膨脹並冷卻成紅巨星，然後失去外層後，都會變成「白矮星」，是一種演化後遺留下的天體，會在數十億年裡逐漸暗淡。
一組科學家使用美國太空總署的錢卓X光觀測衛星和歐洲太空總署的XMM-牛頓衛星，研究了三顆白矮星的一些不尋常X光活動。通常，白矮星會發出低能量X光，研究人員也看到了這種情況。然而令人驚訝的是，這些白矮星也發出明亮的高能X光。
其中一顆白矮星更是脫穎而出。白矮星KPD 0005+5106具有高能X光輻射，每 4.7小時X光亮度會有規律地增加或減少。這種反覆出現的X光變化顯示有一個物體在KPD 0005+5106周圍的軌道上運行 —— 可能是質量非常低的恆星或是一顆行星。
來自低質量恆星或行星的物質可能會撞擊白矮星的北極和南極，產生高能X光輻射亮點。隨著白矮星和它的伴星相互環繞，朝向我們的熱點看起來會時有時無，導致觀測到的高能X光有規律性的變化。
這項研究的主持人、臺灣中央研究院天文及天文物理研究所特聘研究員朱有花表示：「在我們看到X光的資料之前，我們不知道這顆白矮星有伴星。我們用光學望遠鏡尋找伴星，但沒有看到任何東西，這意味著它可能是一顆非常暗的恆星、棕矮星或行星。」
KPD 0005+5106位於我們銀河系中，距地球約1300光年，是已知最熱的白矮星之一，溫度約為攝氏200,000度。相比之下，太陽表面的溫度約為攝氏5,500度。
墨西哥國立自治大學的共同作者Jesús Toala認為：「這顆伴星距離白矮星約 800,000公里，只有水星到太陽距離的三十分之一。無論這個天體是什麼，它都會被高溫炸毀。」
研究人員也檢視了這個天體是一顆約為木星質量的行星之可能性，並發現這會比暗淡的恆星或棕矮星與觀測資料更相符。根據他們的理論模型，白矮星會將行星上的物質拉到白矮星，在這過程中，行星只能存活幾億年，最終會被摧毀。這些偷來的物質繞著白矮星周圍旋轉，並發出讓錢卓衛星可以觀測到的X光。
西班牙安達盧西亞天文物理研究所的共同作者Martín A. Guerrero說：「對於這個基本上被引力持續撕裂的天體來說，這是一個緩慢的消亡。那將是一個非常不舒服的地方。」
另外兩顆白矮星也被認為是孤立的天體，但顯示出與KPD 0005+5106相似的高能X光輻射。以此類推，這表示它們也可能有微弱的伴星或是行星。
由塔斯馬尼亞大學的Joshua Blackman領導的微重力透鏡研究 —— 包括尋找來自遠處的光源但被中間的（透鏡）天體放大和彎曲的光 —— 最近宣布，一顆行星可以在白矮星演化過程中進入紅巨星階段時倖存下來。然而在這種情況下，白矮星和它的行星之間的距離比朱有花和她的團隊看到的還要大500倍！科學家可能需要更多雙星演化的理論模型，以了解為何這類行星或低質量恆星最終能與白矮星如此接近。
圖說：藝術家筆下描繪伴星（右上方棕紅色天體）物質被白矮星（中間藍色圓球）拉走的過程，物質會先聚積在白矮星周圍的橘色盤面上，再從白矮星的南北兩極撞擊進去。右下角為錢卓衛星拍攝到的X光影像。影像來源：（插畫）NASA/CXC/M. Weiss; X-ray （右下圖）NASA/CXC/ASIAA/Y.-H. Chu, et al.
參考資料：
相關論文於2021年4月發表在《天文物理學雜誌》。除了朱有花、Toala和 Guerrero，其他作者包括Florian Bauer（安達盧西亞天文物理研究所）、Jana Bilikova和Robert Gruendel（伊利諾大學香檳分校）。美國太空總署的馬歇爾太空飛行中心負責管理錢卓計劃，史密森天文物理天文台的錢卓X光中心負責科學和飛行操作。
新聞聯絡：
朱有花特聘研究員，中央研究院天文及天文物理研究所 (Tel) 02-2366-5450，yhchu@asiaa.sinica.edu.tw