近日，中国科学院云南天文台博士生张正阳和王博研究员等人，对吸积氦的氧氖白矮星进行了长时标演化研究，首次发现在白矮星吸积过程中会在外壳层产生硅元素。当白矮星积累质量接近钱德拉塞卡极限时，会最终形成中子星。该研究已在国际天文学期刊《天体物理学杂志》上发表，题目为“He-accreting Oxygen–Neon White Dwarfs and Accretion-induced Collapse Events”。

吸积致塌缩型超新星是科学家在40年前就已经提出的概念，是氧氖白矮星质量增加到其质量极限时塌缩为中子星的过程。而氧氖白矮星是初始质量为8到10倍太阳质量的中等质量恒星演化的最终阶段。当这样的白矮星在双星系统，从氦星伴星吸积富氦物质时，会引发一系列复杂的核反应（如图1）。观测上有大量间接证据支持氧氖白矮星吸积致塌缩的存在，但这类天体一直没被观测证认。

在这项研究中，研究人员发现在白矮星内部的氦燃烧层下，会积累一层富含碳和氧的壳层，当碳开始燃烧时，由于火焰的高温，会把碳直接转化为硅（如图2）。白矮星吸积物质的速度越慢，生成的硅就越多。这意味着吸积速率与硅的含量呈反比例关系。这一发现属国际首例。当氧氖白矮星的质量接近钱德拉塞卡极限时，内部的氧元素会被点燃，同时发生氖的电子俘获反应，导致白矮星塌缩，最终形成中子星。

这项研究加深了人们对氧氖白矮星吸积富氦物质的理解。在未来的大规模巡天中，这类白矮星中独特的硅元素可能帮助科学家更好地观测和识别吸积致塌缩事件。

该成果受到了国家杰出青年科学基金、兴滇英才支持计划“云岭学者”专项及中国科学院西部之光交叉团队专项计划等项目的支持。

论文链接

图1：氧氖白矮星吸积氦星物质示意图。来源：ESO

图2：吸积氦的氧氖白矮星积累硅壳层的元素剖面图