首度在白矮星周圍發現極端熾熱氣體形成個磁層結構

英國萊斯特大學（University of Leicester）女天文學家妮高·雷德爾（Nicole Reindl）博士的跨國研究團隊在一顆編號為 GALEXJ014636.8+323615 的白矮星周圍發現極端熾熱的磁層（magnetosphere），這是首度在白矮星周圍發現這類結構。

白矮星是質量與太陽類似的恆星演化到生命末期時，外層大氣向外擴散後，殘留的核心部分演化而成的高溫緻密天體，典型白矮星的表面溫度可高達攝氏十萬度左右，而後將經歷數十億年的時間才能緩緩冷卻。

有些白矮星對天文學家而言是個高難度挑戰題，因為天文學家在這些白矮星上偵測到高游離重元素（highly ionised metal）。在天文上，只要是氫與氦以外的其它所有元素都稱為重元素或金屬元素（metal），不是只有鐵鈉等傳統意義上的金屬元素。而此處所謂的高游離，是指重元素所擁有的電子幾乎全部被跩走，僅餘一顆電子而已。要達到這樣極端的高游離程度，必須處在攝氏一百萬度的高溫環境中，這個溫度比表面溫度最熱的白矮星還要高許多。

雷德爾等人利用位在西班牙的3.5米卡拉阿托望遠鏡（Calar Alto telescope）觀測 GALEXJ014636.8+323615的光譜。這顆白矮星位在三角座方向，距離地球約一千二百光年。這些天文學家發現光譜中高游離重元素的譜線有六個多小時的變化周期，和這顆白矮星的自轉周期相同。雷德爾等人認為這是 GALEXJ014636.8+323615 周圍的磁場，也就是所謂的「磁層」，將來自白矮星表面的物質禁錮住了，而後磁層中的震波將這些物質加熱到極高溫的程度，剝奪幾乎所有重元素原子的電子。而這些極度高溫的高游離粒子最後便在熾熱白矮星周圍形成甜甜圈狀的結構。

這顆白矮星的磁場的磁軸（magnetic axis）就是甜甜圈結構的中心軸，與它的自轉軸（spin axis）並不重合，而是有個傾斜角度。這意味著當白矮星自轉時，從地球方向所見到的被震波加熱的極高溫物質的數量也會隨之改變。

數十年來，天文學家發現愈來愈多這類令人費解的恆星，卻一直沒有線索可以解釋這些高游離物質究竟來自何處。而雷德爾等人最終證明了，這個現象可以用磁層震波加熱模型來解釋，解開了這個懸宕數十年之久的謎題。

其他類型的恆星周圍也有發現磁層，但 GALEXJ014636.8+323615 卻是第一次在白矮星周圍發現這樣的結構。而這項發現也讓天文學家們認識到另一點：如果忽略了這個磁層結構的話，將導致測量到的白矮星溫度、質量等基本性質都會是錯的，那麼其他後續研究必定也將跟著出問題。

天文學家認為可能有約四分之一的白矮星會經歷這樣的磁層捕陷後被震波加熱到極高溫的階段。雷德爾等人計畫將更進一步建立細緻模型，並研究更多這類有趣的天體，以完善這個領域的認知。

【圖：妮高·雷德爾；文：節錄自台北天文館之網路天文館網頁】研究全文刊登在已經出版的英國《皇家天文學會月刊》