怎样才能知道一颗白矮星在收缩？

HD 49798/RX J0648.0-4418中的白矮星（左）。从伴星（右）那里夺取过来的物质在它周围形成了一个吸积盘。天文学家发现它的自转越来越快，意味着它正在不断收缩。Francesco Mereghetti

类日恒星，红巨星，白矮星。它们差异极大，但却是同一颗恒星的不同生命阶段。50亿年后，我们的太阳将变成一颗红巨星，它会极度膨胀，把地球吞噬。再过大约10亿年，膨胀过了头的太阳将会失去它的外壳，只留下一个高密度的内核。这个内核就是白矮星。

白矮星的形成有一个收缩的过程。理论上，一颗典型的白矮星会在100万年内把半径收缩到只有几百公里。

天文学家发现了大量白矮星，但是直到最近，才获得白矮星收缩的观测证据。这颗白矮星在过去200万年内持续地收缩着。

一颗太阳质量的白矮星只相当于地球的体积。白矮星质量越大，体积就越小。图中的白矮星质量相当于太阳的1.3倍，每天自转6546圈。CAASTRO

要观测白矮星的收缩非常困难。一方面，大部分白矮星已经过了收缩期；另一方面，它们非常遥远，也非常迷你。一颗质量和太阳相当的白矮星体积和地球差不多。而它们收缩时的半径变化幅度也非常小。

幸好，宇宙中至少一半以上的恒星有伴侣。有时候，在这样的双星中，有一颗会先行一步，成为白矮星。

天文学家在距地球2000光年远的地方发现了这样一对双星。它们位于船尾座。其中的白矮星由于获取了伴星的物质而微微变亮。

一般来说，获得了物质之后，白矮星的变亮会非常明显，因为物质的积累过程大多较为迅猛，而这又会影响到白矮星的自转方式。

但这对双星（编号HD 49798/RX J0648.0-4418）中白矮星的自转，并没有受到来自其伴星气体的明显影响。由此天文学家意识到，可以通过测量其转速的变化，来获知其体积的变化。

这颗白矮星的自转周期大约是13秒。对于白矮星来说，这是一个非常高的转速。不仅如此，天文学家还发现，在过去20年间，它的转速在不断提高。它的自转周期每年都会缩短7纳秒。

白矮星IK Pegasi B（中下）和它的A级伴星IK Pegasi A（左）、太阳（右）的体积之比较。维基百科

7纳秒看起来微不足道，但对于一个大质量天体来说，意味着其自身的角动量发生了显著改变。这种变化无法通过物质的吸积获得，只能说明它正在收缩。一个自转的物体，如果体积变小，转速就会提高。就像转圈的滑冰运动员，如果收起手臂，转速就会变快。

通过恒星演化计算，天文学家确认这颗白矮星形成于200万年前。这个年龄阶段的白矮星收缩速度大约是每年1厘米。观测结果与通过这一理论预测值换算得出的自转速度增幅完美相符。

这是天文学家第一次获得白矮星收缩的观测证据。无疑将进一步推动人类对恒星演化的认识。相关论文发表在近日的《英国皇家天文学会月刊》上。