科學家發現一顆異常的「雙面」白矮星。
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雙面」白矮星「雅努斯」。不對稱磁場導致的不對稱對流摧毀了它一側半球的氫層，並將大量氦從其內部帶上了表面。K. Miller / Caltech / IPAC
近日加州理工學院的科學家Ilaria Caiazzo等人在《自然》雜誌上刊文稱，他們在宇宙中發現了一顆罕見的「雙面」白矮星。這顆白矮星的表面一半是氫，另一半是氦。
白矮星是類日恆星聚變停止後殘留的內核。和我們的太陽特點相似的恆星老化後，會先膨脹成紅巨星，然後外層大氣散失，內核收縮成一個熾熱的緻密球體。這個球體就是白矮星。我們的太陽大約會在50億年後變成一顆白矮星。
新發現的這顆「雙面」白矮星被科學家戲稱為「雅努斯（Janus）」。Janus是古羅馬神話中看守門戶的雙面神，也是英語中表示一月的詞彙January的來源。
研究人員在搜尋高度磁化的白矮星時發現，這顆白矮星的亮度會發生快速變化。數據顯示其自轉周期大約是15分鐘。而當人們分析了它的光譜之後發現，它的表面一半是氫，另一半是氦。
研究人員表示，「雅努斯」之所以會有「雙面」，可能是因為這顆白矮星正處於其演化過程中的一個罕見階段。
白矮星形成後，較重的元素會向它們的中心下沉，而較輕的元素，比如氫會「浮」在它們的頂層。但隨著時間的推移，白矮星漸漸冷卻，組成白矮星的物質會在對流的推動下趨於混合。在氫與內部物質混合程度較高的情況下，會有更多的氦被帶出表面，從而使得白矮星表面的氦特徵變得更明顯。「雅努斯」可能正處在這樣一個轉變的過程中。
但是讓人感到奇怪的是，這種轉變在「雅努斯」身上的發生為何不是均勻和漸進的？究竟是什麼原因使它變成了「雙面」人？
研究人員認為，原因可能與「雅努斯」的磁場有關。
Caiazzo解釋說，天體的磁場通常會趨向於不對稱，也就是一側強於另一側。而磁場會妨礙物質的對流。如果「雅努斯」一側的磁場比另一側強，那麼它一側物質的混合程度就會比另一側低，從而導致一側表面的氫含量高於另一側。
除此之外，磁場還有可能改變白矮星表面大氣的壓力和密度，在磁場較強的地方聚集起更多的氫，從而使「雅努斯」一側的氫含量顯得較高。
參考
A rotating white dwarf shows different compositions on its opposite faces
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06171-9