科学家发现一颗异常的“双面”白矮星。
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双面”白矮星“雅努斯”。不对称磁场导致的不对称对流摧毁了它一侧半球的氢层，并将大量氦从其内部带上了表面。K. Miller / Caltech / IPAC
近日加州理工学院的科学家Ilaria Caiazzo等人在《自然》杂志上刊文称，他们在宇宙中发现了一颗罕见的“双面”白矮星。这颗白矮星的表面一半是氢，另一半是氦。
白矮星是类日恒星聚变停止后残留的内核。和我们的太阳特点相似的恒星老化后，会先膨胀成红巨星，然后外层大气散失，内核收缩成一个炽热的致密球体。这个球体就是白矮星。我们的太阳大约会在50亿年后变成一颗白矮星。
新发现的这颗“双面”白矮星被科学家戏称为“雅努斯（Janus）”。Janus是古罗马神话中看守门户的双面神，也是英语中表示一月的词汇January的来源。
研究人员在搜寻高度磁化的白矮星时发现，这颗白矮星的亮度会发生快速变化。数据显示其自转周期大约是15分钟。而当人们分析了它的光谱之后发现，它的表面一半是氢，另一半是氦。
研究人员表示，“雅努斯”之所以会有“双面”，可能是因为这颗白矮星正处于其演化过程中的一个罕见阶段。
白矮星形成后，较重的元素会向它们的中心下沉，而较轻的元素，比如氢会“浮”在它们的顶层。但随着时间的推移，白矮星渐渐冷却，组成白矮星的物质会在对流的推动下趋于混合。在氢与内部物质混合程度较高的情况下，会有更多的氦被带出表面，从而使得白矮星表面的氦特征变得更明显。“雅努斯”可能正处在这样一个转变的过程中。
但是让人感到奇怪的是，这种转变在“雅努斯”身上的发生为何不是均匀和渐进的？究竟是什么原因使它变成了“双面”人？
研究人员认为，原因可能与“雅努斯”的磁场有关。
Caiazzo解释说，天体的磁场通常会趋向于不对称，也就是一侧强于另一侧。而磁场会妨碍物质的对流。如果“雅努斯”一侧的磁场比另一侧强，那么它一侧物质的混合程度就会比另一侧低，从而导致一侧表面的氢含量高于另一侧。
除此之外，磁场还有可能改变白矮星表面大气的压力和密度，在磁场较强的地方聚集起更多的氢，从而使“雅努斯”一侧的氢含量显得较高。
参考
A rotating white dwarf shows different compositions on its opposite faces
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06171-9