天文學家發現不尋常的雙面白矮星一面是氫另一面由氦組成
一項由美國加州理工學院女天體物理學家博士後研究員伊拉里亞·卡亞佐（Ilaria Caiazzo）領導研究發現，有一顆白矮星的表面成分從一邊到另一邊完全改變了。
白矮星是曾經像太陽一樣恆星的熾熱殘骸。隨著時間增加，會膨脹成紅巨星，最終外層氣體被吹走，核心收縮成緻密、熾熱的白矮星。大約50億年後，太陽也會演化成一顆白矮星。
這顆新發現的白矮星綽號為雅努斯（Janus），取自羅馬人的門神，具有前後兩個面孔。最初是由茲威基瞬變設施（Zwicky Transient Facility，簡稱 ZTF）發現，該儀器每晚定期在加州理工學院的帕洛馬（Palomar）天文台執行巡天觀測。
卡亞佐一直尋找高度磁化的白矮星，例如之前使用茲威基瞬變設施發現的名為ZTF J1901+1458的天體。其中一個候選天體因為它的亮度快速變化而引人注目，因此卡亞佐決定使用帕洛馬天文台的加州理工學院高速多色相機光度計以及西班牙加那利群島（Canary Islands）加那利大望遠鏡（Gran Telescopio Canarias）上的五光束高速天文攝影機進行進一步分析。這些資料證實雅努斯以每15分鐘自轉一次。
隨後在夏威夷毛納基（Maunakea）山頂上的凱克天文台（W. M. Keck Observatory）進行觀測，發現它戲劇性的雙面性質。數據顯示，當白矮星的一側進入視野時，存在氫元素（沒有氦的跡象），而當另一側進入視野時，只有氦元素。
什麼原因導致一顆白矮星有著如此截然不同的面孔？研究小組承認對此也感到困惑，但提出了一些可能的理論。一種想法是，我們可能正在目睹雅努斯經歷白矮星演化的一個罕見階段。卡亞佐解釋，不是所有的白矮星，但有些白矮星的表面由氫主導轉變為氦主導。我們可能在這一過程中捕抓到這樣一顆白矮星。
研究團隊認為白矮星形成後，較重的元素下沉到核心，而較輕的元素氫上浮到外部。但隨著白矮星冷卻，這些物質會混合在一起。在某些情況下，氫混合到內部並且稀釋，使得氦變得更加普遍。雅努斯可能體現這一過渡階段，但為何會以如此脫節的方式發生，一側先於另一側發展呢？為了幫助解開這個謎團，研究小組希望通過ZTF的巡天觀測發現更多類似於雅努斯的白矮星。
【圖：美國加州理工學院；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2023年7月19日出版的《自然》期刊；標題是：A rotating white dwarf shows different compositions on its opposite faces
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