第99章 LP 145（DA白矮星）（1 / 2）

Lp 145-141：白矮星演化史中的宇宙遗珠

在望远镜指向南天极附近的印第安座方向时，一颗编号为Lp 145-141（又称wd 2359-434）的白矮星以其独特的物理特性，悄然成为天文学研究的重点关注对象。这颗距离地球仅14.9光年的星体，表面温度约7900开尔文，发光度不足太阳的万分之一，看似平凡无奇。然而，作为已知距离第三近的白矮星系统（仅次于天狼b和南河三b），它不仅为研究恒星晚期演化提供了绝佳样本，更因其超高纯度的氢大气层（dA型）和意外的高金属丰度，成为挑战白矮星形成理论的典型案例。

白矮星的前世：恒星葬礼与引力压缩

Lp 145-141最初是一颗质量约2.3倍太阳的A型主序星，比今天的太阳明亮15倍。约12亿年前，它耗尽了核心的氢燃料，膨胀为红巨星并经历了剧烈的氦闪，随后抛射出壮观的行星状星云（现已完全弥散不可见）。最终坍缩成的白矮星质量约0.7倍太阳，被压缩至地球大小的球体内，平均密度达1.4吨\/立方厘米——如此极端条件下，电子简并压力成为抵抗引力坍缩的唯一力量。

这颗白矮星的冷却轨迹尤其值得玩味。标准白矮星演化模型预测，它应已冷却至少9亿年至现今温度。然而，对周边物质吸积率的测量显示，其表层氢层可能比预期更薄（仅10?12太阳质量），导致冷却速度比标准模型快5%。这一偏差暗示其前身星可能经历了异常剧烈的质量损失，甚至可能存在过双星并合事件——盖亚卫星的精确自行测量显示其具有异常高的空间速度（约50 km\/s），这是双星系统瓦解后的典型逃逸速度。

dA型白矮星的纯氢谜题

白矮星大气通常分为两类：dA型（氢主导）与非dA型（氦或金属主导）。Lp 145-141属于罕见的极纯dA型，其大气氢纯度达99.999%——光谱中几乎检测不到任何氦或金属吸收线。这种极端化学分层的起源存在两种对立假说：

1. 重力沉降主导模型：较重的氦元素在数十万年内沉降到大气下层，仅留最轻的氢漂浮表层。

2. 星际吸积筛选机制：星体从星际介质中优先捕获氢原子（电离氢更易被磁场约束）。

2021年哈勃太空望远镜（hSt）的coS光谱仪在Lp 145-141极紫外波段（110-300nm）发现了戏剧性转折——虽然可见光谱纯净如水，但在Lyman-a线翼却检测到微弱的硅、碳、氧电离吸收。这些金属元素总丰度仅相当于太阳的10??，但分布深度违反常规沉降理论。最新解释认为，白矮星可能存在垂直方向的弱对流层（深度约10米），能周期性地将深层微量金属搅动至表面。

重金属污染的意外发现

更令人震惊的是斯皮策太空望远镜的中红外观测。在24微米波段，Lp 145-141展现出显着超出黑体辐射预期的红外超——这表明存在温度约400K的尘埃盘。ALmA后续观测在距离星体0.3天文单位处（约水星轨道半径）发现了一个稀薄的岩石碎片环，总质量约101?千克（相当于小行星带的1%）。理论计算指出：

该尘埃盘源自被潮汐撕裂的类谷神星天体（直径约500公里）。

金属元素硅、镁的沉降时间需百万年级别，说明盘物质至今仍在持续吸积。

硅酸盐颗粒的发射特征提示其经历过熔化重结晶，暗示白矮星曾短期升温至K以上。

这种金属污染-尘埃盘双重建模为行星系统幸存理论提供了关键证据。若Lp 145-141周围确实存在残留的行星物质，将强力支持恒星死亡后行星轨道稳定性的计算机模拟结果——那些未被红巨