一種新理論可以解釋銀河系和其他星系是如何形成的最大謎團(tuán)之一，探索白矮星在創(chuàng)造宇宙基石中所起的作用。碳不僅是銀河系形成的重要組成部分，也是生命的重要組成部分，但它在銀河系中的起源仍不清楚。

這并不是說(shuō)沒(méi)有很多猜測(cè)。碳原子由恒星產(chǎn)生，是氦進(jìn)行聚變過(guò)程的產(chǎn)物。然而，它究竟是如何從那里到達(dá)銀河系的，一直存在爭(zhēng)議。

一種可能性是，低質(zhì)量恒星可能已經(jīng)被恒星風(fēng)磨損，在它們成熟為白矮星時(shí)失去了它們的碳包層。在數(shù)十億年的過(guò)程中密集并逐漸坍塌，它們最終在最終死亡時(shí)在其他元素中分配碳。然而，另一種理論表明，更大的恒星爆炸了，由此產(chǎn)生的超新星傳播了碳，這些碳將繼續(xù)形成地球所在的銀河系。

時(shí)光倒流顯然不是天文學(xué)家可以做的事情，但通過(guò)分析在銀河系中的疏散星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)的白矮星，他們有一個(gè)更好的主意。WM Keck 天文臺(tái)于 2018 年對(duì)此類星團(tuán)進(jìn)行了觀測(cè)——由數(shù)千顆恒星組成，年齡大致相同，并通過(guò)相互引力保持在原位。

重要的是，星團(tuán)中的恒星都來(lái)自同一個(gè)分子云。通過(guò)測(cè)量白矮星的質(zhì)量，天文學(xué)家能夠推導(dǎo)出它們出生時(shí)的質(zhì)量。這是因?yàn)樵撨M(jìn)程在天體物理學(xué)中是一個(gè)已知量，稱為初始-最終質(zhì)量關(guān)系。

然而，出乎意料的是，疏散星團(tuán)白矮星不適合這種關(guān)系。相反，舊恒星的重量超過(guò)了它們“應(yīng)該”的重量。

結(jié)果是建立了一個(gè)新的質(zhì)量邊界，在其兩側(cè)有不同的行為，圍繞著如何從正在演化的恒星中剝離碳，以及如何影響其自身質(zhì)量。大于 2 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星會(huì)產(chǎn)生新的碳原子，這些碳原子被轉(zhuǎn)移到表面，然后通過(guò)恒星風(fēng)在宇宙中傳播。然而，小于 1.5 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星則不然。

由帕多瓦大學(xué)的 Paola Marigo 和天文學(xué)教授恩里科·拉米雷斯-魯伊斯 (Enrico Ramirez-Ruiz) 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員說(shuō)：“換句話說(shuō)，1.5 倍太陽(yáng)質(zhì)量代表了恒星在其死亡時(shí)散布富含碳的灰燼的最小質(zhì)量。”加州大學(xué)圣克魯斯分校的天體物理學(xué)，得出結(jié)論。“這些發(fā)現(xiàn)對(duì)地球上生命必不可少的元素碳是如何以及何時(shí)由我們銀河系的恒星產(chǎn)生的，最終被困在形成太陽(yáng)及其行星系統(tǒng)的原材料中的方式和時(shí)間進(jìn)行了嚴(yán)格的限制 46 億年前。”

雖然這項(xiàng)研究清楚地解釋了我們銀河系的一些歷史，但對(duì)更廣闊的宇宙也有影響。“初始到最終的質(zhì)量關(guān)系也是超新星質(zhì)量下限的決定因素，在遠(yuǎn)距離看到的巨大爆炸，這對(duì)于理解宇宙的本質(zhì)非常重要，”該大學(xué)的研究合著者皮爾-埃曼紐爾·特倫布萊 (Pier-Emmanuel Tremblay)沃里克的解釋。

那些接近死亡的明亮恒星與正在研究的白矮星的祖先相似，是非常遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的絕大多數(shù)光的原因。當(dāng)天文學(xué)家試圖了解星系和其他宇宙特征是如何發(fā)展時(shí)，望遠(yuǎn)鏡會(huì)收集到這種光。