新發現的雙面白矮星“雅努斯（Janus）”想象畫
天文學家最近發現了一顆非常奇怪的白矮星，它的兩側表面有著完全不同的成分：一側表面完全由氫組成，而另一側則完全由氦組成，是科學家首次發現此類“雙面”白矮星。正因如此，科學家以羅馬神話中擁有兩張面孔的神“雅努斯（Janus）”，為這顆獨特的白矮星命名。
“雅努斯（Janus）”的發現非常偶然。在通過美國加州的“茨威基暫現源設施”（Zwicky Transient Facility）搜尋恒星死亡后的遺跡時，研究人員意外發現一個奇怪的信號。隨后他們使用其他幾個望遠鏡對其進行了多次觀測，最終發現了雅努斯驚人的“雙面”特征。領導此項研究的加州理工學院天體物理學家伊拉里亞·卡亞佐博士說：“當我向其他人展示這些觀測結果時，他們都驚呆了。”
觀測顯示，雅努斯位于天鵝座方向，距離地球超過1300光年，每15分鐘就旋轉一周。如果能夠近距離觀察，雅努斯的兩側將呈現藍色并具有相似的亮度，但氦元素側將具有像我們的太陽一樣的顆粒狀外觀，而氫元素側則看起來很光滑。
雙面白矮星雅努斯周圍的磁場示意圖，其表面磁場強度可能分布不均勻。
雅努斯是怎么變成“雙面”的？
作為大多數恒星死亡后的殘骸，白矮星密度極高，其體積與類地行星接近，但質量則與太陽相當，這使它們成為太空中最致密的物體之一，僅次于中子星和黑洞。
在白矮星表面巨大引力的影響下，較重的元素會向中心下沉，而上層只含有最輕的元素，通常是氫或氦。
當白矮星溫度較高時，氦會占據其表面。當白矮星溫度降至30,000攝氏度以下，氦會沉入內部，而氫會上升到表面。當白矮星再次升溫，氫會下沉，而氦會重新出現在白矮星的表面。而雅努斯可能介于這兩種轉變階段之間，科學家還從未發現過處于類似過渡階段的白矮星。
對于雅努斯“雙面”的形成原因，研究人員認為目前還難以解釋。一個可能的原因是雅努斯正在經歷一種罕見的變化過程。
研究人員猜測，也可能與雅努斯內部的磁場有關。磁場可以影響物質在恒星表面的分布和運動。如果雅努斯內部存在一個一側比另一側更強的磁場，那么可能會導致氫和氦在不同的半球聚集，其中在磁場較強的區域會形成氫“海洋”。但目前的觀測數據還無法證明這一點。
雅努斯會不會是一顆光譜以氫為主的白矮星和一顆光譜以氦為主的白矮星組成的雙星系統呢？目前的觀測結果已經排除了這一可能。
無論如何，雅努斯都是一顆非常特殊的恒星，它挑戰了天文學家對白矮星演化的認知。未來，研究人員也希望能找到更多類似雅努斯的天體，從而揭開“雙面”白矮星背后的秘密。
編譯：游悠
策劃：張超 李培元 楊柳
審核：北京天文館研究館員 李昕
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