134億歲宇宙化石中發(fā)現(xiàn)雙白矮星：兩顆恒星尸體正在瘋狂共舞

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研究團隊推測，這顆看不見的伴星很可能是另一顆白矮星，也不能完全排除是一顆中子星的可能性。兩顆天體以0.54天的周期相互繞轉(zhuǎn)，軌道幾乎呈正圓形，偏心率小于0.03。系統(tǒng)還存在一個神秘的第三天體，繞轉(zhuǎn)周期可能是20天或80天。

觀測還顯示，這對雙星正在以每秒50.1公里的速度在星團中穿行。它們發(fā)出的光芒經(jīng)歷了4.2小時的累積曝光才被MUSE儀器捕捉。哈勃空間望遠鏡的歷史數(shù)據(jù)為這個發(fā)現(xiàn)提供了重要補充。

NGC 6397是距離地球第二近的球狀星團，僅次于M4。它距離我們約7800光年，半徑36光年，總質(zhì)量相當(dāng)于11.4萬個太陽。這個星團極其古老，年齡估計為134億年，幾乎與宇宙同齡。

球狀星團是恒星演化的"墓地"。由于動力學(xué)摩擦導(dǎo)致的質(zhì)量分層效應(yīng)，大質(zhì)量天體如黑洞、中子星和雙星系統(tǒng)會逐漸沉降到星團中心。此前研究已發(fā)現(xiàn)，NGC 6397核心聚集了約1000個太陽質(zhì)量的白矮星群。

雙白矮星系統(tǒng)是極為特殊的天體物理實驗室。它們的軌道演化完全由廣義相對論和引力波輻射主導(dǎo)。最終并合時，它們可能產(chǎn)生一顆更大質(zhì)量的白矮星，或者在質(zhì)量足夠大時引發(fā)Ia型超新星爆發(fā)。這類爆發(fā)是宇宙學(xué)中測量距離的標(biāo)準(zhǔn)燭光。

即將發(fā)射的中國空間站巡天空間望遠鏡（CSST）將對球狀星團核心區(qū)域進行高分辨率測光觀測。其性能有望發(fā)現(xiàn)更多處于短周期軌道上的雙白矮星系統(tǒng)。這類天體是驗證引力波理論的關(guān)鍵目標(biāo)。

在空間引力波探測領(lǐng)域，中國的"太極計劃"和"天琴計劃"正好瞄準(zhǔn)毫赫茲頻段。雙白矮星并合前發(fā)出的引力波就在這一頻段。此次發(fā)現(xiàn)的NF1 AB系統(tǒng)，未來可能成為這些空間引力波探測器的重要觀測目標(biāo)。

這對雙白矮星是研究早期宇宙恒星演化的活化石。它們誕生于宇宙大爆炸后僅4億年，見證了銀河系形成的最初階段。其化學(xué)組成和軌道參數(shù)記錄了第一代大質(zhì)量恒星的死亡方式。

如果NF1 A確實是白矮星，這個系統(tǒng)的總質(zhì)量可能接近錢德拉塞卡極限（1.4倍太陽質(zhì)量）。這意味著它們將在數(shù)億年內(nèi)并合，產(chǎn)生劇烈爆發(fā)或形成一顆毫秒脈沖星。如果伴星是中子星，這將是一個極為罕見的白矮星-中子星雙星系統(tǒng)。

Fabian G?ttgens et al, Discovery of a double white dwarf in the Galactic globular cluster NGC 6397, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.08898

European Southern Observatory (ESO), Very Large Telescope (VLT), Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)

NASA/ESA Hubble Space Telescope (HST)