一项针对26000多颗白矮星的研究已经完成证实了一种长期预测但难以捉摸的现象，即在这些超密集的垂死恒星中：温度较高的白矮星比温度较低的白矮星稍微蓬松一些，即使它们的质量相同。

　　这一发现使科学家们更接近于利用这些恒星物体作为自然实验室来探测极端重力的影响和寻找奇异的暗物质粒子。约翰霍普金斯大学领导的这项研究的细节发表在《天体物理学杂志》上。

　　领导这项工作的约翰霍普金斯大学天体物理学家Nicole Crumpler说：“白矮星是我们可以研究的最具特征的恒星之一，我们可以用它来测试这些普通物理学的基本理论，希望我们能找到一些指向新基础物理学的古怪东西。”“如果你想寻找暗物质、量子引力或其他奇异的东西，你最好了解正常的物理学。否则，看似新奇的东西可能只是我们已经知道的一种效应的新表现。”

　　白矮星是恒星的核心，它们曾经和我们的太阳一样，但已经耗尽了曾经用作核燃料的所有氢。这些被剥离的恒星密度很大，一茶匙的物质重达一吨以上，比普通物质重得多。由于质量如此密集，它们的引力可能比地球强数百倍。

　　这项研究依赖于测量这些极端条件是如何影响白矮星发出的光波的。从如此巨大的物体出发的光在逃离重力的过程中会失去能量，逐渐变红。这种“红移”效应将光波像橡胶一样拉伸，以望远镜可以测量的方式进行。正如爱因斯坦的广义相对论所预言的那样，它是由极端重力引起的时空扭曲造成的。

　　通过平均测量白矮星相对于地球的运动，并根据它们的重力和大小对它们进行分组，研究小组分离了引力红移，以测量更高的温度如何影响它们气体外层的体积。

　　这项研究继续由约翰霍普金斯大学的研究小组进行。他们在2020年对3000颗白矮星进行的调查证实，由于“电子简并压力”，恒星在质量增加时收缩，这是一种量子力学过程，可以在数十亿年的时间里保持它们密集的核心稳定，而不需要核聚变，而核聚变通常支持我们的太阳和其他类型的恒星。Crumpler说，到目前为止，研究小组还没有足够的数据来自信地证实高温对质量-尺寸关系的微妙但重要的影响。

　　这项研究结合了斯隆数字巡天的观测结果，该巡天使用了智利和新墨西哥州的望远镜，以及欧洲航天局的盖亚任务。这两个项目都在不断地绘制和跟踪数百万颗恒星、星系和其他宇宙物体。

　　约翰霍普金斯大学天体物理学教授纳迪亚·扎卡姆斯卡（Nadia Zakamska）指导了这项研究，他说：“下一个前沿可能是探测不同质量的白矮星核心化学成分的极其细微的差异。”“我们并不完全了解一颗恒星形成白矮星的最大质量，而不是中子星或黑洞。这些越来越高精度的测量可以帮助我们测试和完善关于大质量恒星演化过程的理论和其他鲜为人知的过程。”

　　克鲁普勒说，这些观测也有助于发现暗物质的迹象，比如轴子或其他假设的粒子。通过提供白矮星结构的更详细的图片，研究小组可以利用这些数据来揭示导致我们银河系中干涉图案的特定暗物质模型的信号。克鲁普勒说，如果两颗白矮星在同一个暗物质干涉区内，那么暗物质也会以同样的方式改变这些恒星的结构。

　　尽管暗物质有引力，但它不会发射望远镜能看到的光或能量。科学家们知道它构成了太空中的大部分物质，因为它的引力影响恒星、星系和其他宇宙物体，其方式类似于太阳影响地球轨道的方式。

　　“为了弄清楚暗物质是什么，我们已经绞尽脑汁，但我得说我们一无所获，”克鲁普勒说。“我们知道很多暗物质不是什么，我们对它能做什么和不能做什么有限制，但我们仍然不知道它是什么。这就是为什么理解像白矮星这样简单的天体物理物体如此重要，因为它们给了发现暗物质可能是什么的希望。”