驻颜有术！哈勃望远镜观测揭示：白矮星年龄预测或存在约十亿年误差

浩瀚星空总是能给人类带来无尽的想象，让人不得不产生疑问，“这些星星的寿命难道是无穷无尽的吗，为何总是不见消散？”

随着天文学的迅速发展，人们逐渐了解到，原来太空中的恒星也会如人类一样经历初生、成熟以及死亡。此外，为了延缓衰老，它们甚至还拥有自身专属的“养颜秘诀”。

近日，来自意大利的一个天文学家小组通过哈勃太空望远镜观测發现，白矮星可以通过燃烧体表的氢达成类似“美颜”功效，从而减缓自身的老化速度。研究者称这一发现打破了白矮星无法聚变的固有认知。

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该论文以《M13中的白矮星通过稳定的氢燃烧延缓冷却》为题，意大利国家天体物理研究所天文学家陈建兴为第一作者，博洛尼亚大学天体与物理学系教授弗朗切斯科·罗萨里奥·费拉罗担任通讯作者。

右边的天狼星B是一颗微小的白矮星

据了解，白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星，寿命长达几十亿年。费拉罗介绍道，“白矮星是宇宙中的致密物体，一茶匙白矮星的重量相当于10头大象，它的最大质量约为太阳质量的1.4倍。”

同时，白矮星也是一种常见的恒星类型，属于恒星的末期阶段。当恒星不能进行自我维持的时候，它们的外部物质将会逐渐脱落，坍缩成一个超高密度的白矮星，而这也是人类从哈勃望远镜捕捉的星云图片中经常能看到的画面。

这也意味着，几乎100%的恒星都会在逐渐冷却的过程中最终转变成白矮星。

在当前天文学家的普遍认知里，从恒星到白矮星的演变，只是一个纯粹的冷却过程，因此并不会产生稳定的热核活动。然而，此次哈勃望远镜的观测结果使该观点出现了新的变化。

陈建兴接受媒体采访时表示，“证据表明，白矮星仍然可以进行稳定的热核活动。这很令人惊讶，因为它与人们普遍认为的不一致。”

此前，为了探寻恒星的演变机制，研究团队使用哈勃望远镜上的广角相机观察了两个非常相似的球状星团，即梅西耶3（M3）和梅西耶13（M13）。通过分析两个星团的高分辨率光度数据，该团队分别发现了467颗和326颗白矮星，M13中比较明亮的白矮星明显更多。

这个结果显然是出人意料的，因为无论是从年龄还是元素丰度上来说，这两个球状星团在物理特性上都是极其相似的。“过去我们也曾计算过一些缓慢冷却白矮星的模型，但还是第一次观察到这种效应。”费拉罗表示。

球状星团M13与M3的观测对比

为了寻找该差异出现的原因，研究团队借助哈勃望远镜提供的完整视图与计算机模型进行对比，最终发现，M13中之所以有约70%的白矮星出现冷却过程减慢的情况，原因是这些白矮星拥有“延缓衰老的秘诀”。

事实上，这种情况是由M13中的白矮星残余富氢包层中的稳定热核燃烧引起的。与M3中的白矮星类型不同，M13有两个不同的群体：一组是正常的白矮星，另一组则被外层氢包围。

过多的氢会导致白矮星的外壳积极地进行核聚变，不断释放外层物质，从而让白矮星保持温暖和光亮的时间比天文学家之前认为的要长得多。

此前，天文学家使用已建立的冷却时间关系将白矮星的温度与其年龄联系起来，这有助于他们更好地了解宇宙中恒星的起源和环境，但新的研究发现使这种关系变得更加模糊，可能对星团年龄的测定造成影响。

研究结果表明，白矮星的氢聚变可能会导致天文学家对白矮星的年龄推测产生多达10亿年的误差。这也意味着使用冷却中的白矮星作为估计星团年龄的“时钟”需要更加慎重。

“我们的发现挑战了白矮星的定义，因为我们考虑了一个关于恒星如何变老的新视角。其实早在2019年，天文学家已经通过类似的白矮星冷却过程观测，意识到对其年龄的预测存在误差，但当时缺乏进一步的佐证。

“我们现在正在研究类似于M13的其他星团，以提供论证这种现象的更多证据，从而进一步限制驱动恒星保持薄氢包层的条件，以减缓它们的逐渐老化。”费拉罗表示。（综合整理报道） （编辑/小文）