第76章 L 151－81 DB型白矮星）（1/2）

L151-81：一颗太阳系近邻的DB型白矮星

L151-81（LP701-29，WD0044-121）是一颗位于鲸鱼座的DB型白矮星，距离地球约33光年，是太阳系50光年内已知最接近且研究最清晰的氦大气白矮星之一。它的光谱特征表现为强氦线（HeI）和近乎完全缺失的氢线（Hα或Balr线系），代表了恒星演化末期的一种特殊状态。作为一颗典型的DB型白矮星，L151-81在理解氦大气白矮星的形成、冷却过程以及物质组成等方面提供了重要线索。它的中等温度和相对较高的金属丰度（在DB星中）使其成为研究白矮星外层大气动力学的关键样本。

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L151-81的基本物理特性

1.定位与观测历史

L151-81最早被收录在Luyten（1955）的自行巡天（LuytenProperMotioncatalog）中，编号L151-81，随后在1980年代被确认为一颗DB型白矮星。它的高自行（约0.5角秒/年）使其在暗弱天体当中格外引人注目，并推动进一步的精确光谱研究。

2010年代后，欧洲南方天文台（ESO）的VLT光谱分析、盖亚（Gaia）卫星的超精确天体测量（测量距离误差＜1%）共同锁定了这颗恒星的关键参数：

距离：32.7±0.2光年（三角视差法校准）

视星等：14.6（光学V波段）

绝对星等：14.4(MV)

自行：0.55/年（高空间速度，约70k/s，属于银河系薄盘星族）

2.温度与光谱特征

L151-81的最显着特征是其纯净的氦大气（DB型）光谱，并伴随以下几项关键参数：

有效温度：12,300±300K（基于HeI线强度拟合）

表面重力：logg≈8.0±0.1（对应约10＜sup＞8＜/sup＞/s2，是地球重力的10万倍）

质量：0.61±0.03M＜sub＞☉＜/sub＞（典型白矮星质量区间内）

半径：0.012R＜sub＞☉＜/sub＞（接近地球大小）

光谱分析核心发现

强HeI线（587.6n和447.1n主导），但在紫外波段部分谱线（如HeII）几乎缺失，表明温度未高到显着电离氦原子。

氢线的极端抑制（Hα/Hβ等Balr线强度＜0.1%，显着低于DA型白矮星）。

可能的微量金属污染（CaIIK线微弱信号）但尚未完全确认，这可能代表白矮星正在吸积星际物质或残余行星系统碎片。

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DB型白矮星的起源争议与L151-81的关键角色

1.DB型白矮星的形成疑问

白矮星中仅有约10%属于DB型（氦主导），而其他约80%为DA（氢主导），其余则是DZ/DQ（金属或碳污染）。L151-81的研究帮助解释DB型如何形成，目前存在两大主流理论：

“氢层缺失”模型

认为部分DA白矮星（氢大气型）在冷却至45,000\~30,000K时会经历\\“氢层对流耗尽”\\（即DA→DB过渡），氢被内部混合或辐射驱动星风剥离，暴露下层氦。

L151-81支持这一模型：它的温度（12,300K）低于理论预测的过渡区间，暗示已完成氢层剥离并稳定为纯氦大气。

“直接氦大气遗留”理论

另一派认为DB型的前身恒星在红巨星阶段已通过强星风抛掉全部氢包层，直接留下氦主导的外层。

L151-81的金属微量信号可能支持此观点：如果它保留原始氦层而非经历混合，则金属污染可能来自外部吸积而非内部残余。

2.L151-81的“过渡态”特征

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