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        許多恒星在生命的末期會膨脹成一顆紅巨星

        文章作者:管理一號 | 2019-08-05
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        ZTF發現了一對非比尋常的白矮星,名為ZTF J1530+5027,它們大約每6.91分鐘就會彼此盤繞一次。

        ZTF發現了一對非比尋常的白矮星,名為ZTF J1530+5027,它們大約每6.91分鐘就會彼此盤繞一次。較小的那顆白矮星要比地球大一點,質量是太陽的60%。它的伴星要更大,但質量更小,只有太陽的25%。因為會釋放出引力波,它們的軌跡間距每天會收縮26厘米。

        許多恒星在生命的末期會膨脹成一顆紅巨星,比方咱們的太陽便是這樣,在成為紅巨星之后,它們終究演化成細密的白矮星。白矮星的質量和太陽相當,但巨細卻只與地球差不多。

        類似地,如果是一個雙星體系,在它們的演化末期也會成為彼此旋繞的白矮星雙星。兩顆靠得十分近的白矮星是十分強的引力波輻射源,盡管天文學家估計這樣的體系有許多,但到目前為止,這種體系仍十分難以捉摸。

        為了捕捉任何移動、閃耀或亮度發作了改變的天體,加州理工學院的茲威基瞬變設備(ZTF)在每個夜晚都會快速地掃描銀河系的大部分區域。ZTF是帕洛馬天文臺的一項十分先進的巡天技能,它有一個5.76億像素的大相機,每三個晚上就能對整個天空進行一次掃描。

        在分析了ZTF的一小部分數據后,天文學家在距離地球約8000光年之外發現了一個閃耀的光點。成果發現,這個光點十分不簡單,它其實是一對彼此盤繞的白矮星體系,官方名稱為ZTF J1539+5027。這是迄今為止發現的繞行速度最快的“食雙星體系”,這意味著從咱們的角度來看,其間一顆白矮星會不斷地從另一顆白矮星前面穿過。經過分析觀測到的數據,天文學家可以計算出它們的巨細、質量和軌跡周期。

        在夜空中,這對已逝世的雙星體系十分突出,因為它們的信號常常重復,并且是以一種可猜測的方式重復。曩昔,人們還無法體系地搜索每分鐘都在改變的天體。但ZTF那足夠大的相機讓咱們總算得以做到這一點。

        這兩顆新發現的白矮星都和地球差不多大,其間一顆略小于另一顆,小的那顆也比另一顆更亮一些,它們加在一起的質量與太陽相當。這兩個天體的軌跡十分挨近,只有地月球距離的1/5。咱們乃至可以將這兩顆繞軌跡運轉的恒星“塞進”土星內。它們以每秒數百公里的速度,每6.91分鐘彼此盤繞一次。

        研究人員將這一發現發表在了7月25日的《自然》雜志上,論文的第一作者Kevin Burdge說:“當較暗的那顆恒星在更亮堂的那顆星前經過時,它會阻撓大部分的光線,在ZTF的數據中形成了7分鐘的閃耀形式。物質正準備從更大、更輕的那顆白矮星上溢到更小、更重的那顆白矮星上,終究,后者會將更輕的那顆伴星吞并。咱們已經看到過許多白矮星被它的火伴吞食掉的例子,可是咱們很少能捕捉到像這個這樣還處于合并進程中的體系。”

        這對”食雙星“每6.91分鐘繞對方一周:當較大、較冷的白矮星從較小、較熱的白矮星前面經過時,較小的那顆白矮星的光會被擋住。對觀測這一體系的天文學家來說,這對恒星在日食階段會消失大約30秒。

        更妙的是,因為ZTF J1539+5027會釋放出引力波,所以兩顆白矮星會越來越靠近,彼此盤繞的速度也會越來越快。它們的軌跡是如此緊密,以至于軌跡周期估計在短短幾年后就會顯著縮短。Burdge的團隊經過將他們的新成果與曩昔10年取得的數據進行比較,證實了廣義相對論對縮小軌跡的猜測。

        當太空激光干涉儀(LISA)在2034年發射升空后,就可以勘探到雙白矮星合并輻射出的引力波。屆時。LISA所扮演的人物將與LIGO(激光干涉引力波天文臺)類似。2015年,LIGO初次直接勘探到了一對彼此碰撞的黑洞發作的引力波,改寫了引力波勘探的歷史。而LISA將會在較低的頻率勘探引力波。

        物理學教授Tom Prince是這篇論文的一名合著者,他說:“這兩顆白矮星正在合并,因為它們正在發射引力波。在LISA啟動后的一周內,它就能接收到來自這個雙星體系的引力波。到時候,LISA將會在咱們的星系中發現成千上萬個像這樣的雙星體系,可是到目前為止咱們知道的只有幾個。而新發現的這個雙星體系是迄今為止最具特征的一個,因為它具有日食性質。”

        有時候,這些雙星白矮星會合并成一顆恒星,而有時當較輕的白矮星逐漸被較重的白矮星撕碎時,它們的軌跡會變得更寬。論文的作者之一James Fuller說:“咱們不確定在這種情況下會發作些什么,但發現更多這樣的體系將能告訴咱們,這些恒星在近距離碰撞中能存活下來的頻率。”

        研究人員期望未來可以回答的另一個謎題是有關白矮星的溫度之謎,據估計,溫度更高的那顆白矮星的溫度約為5萬攝氏度,是太陽的9倍。之所以估測這顆白矮星如此炙熱,是因為它已經開端從伴星身上“吞食物質”,這是一個會把物質加熱到極高溫度的進程,這種“吸積”進程一般與X射線有關,可研究人員并沒有發現任何X射線的蹤跡。

        Burdge說:“奇怪的是,咱們并沒有在這個體系中看到X射線。一種或許性是白矮星上的吸積點(物質掉落的區域)比一般情況下的更大,這就有或許導致發射出的是紫外線和可見光,而不是X射線。”

        當你抬頭仰視星空的時候,如果你恰巧朝著牧夫座的方向看,不要忘了,那里有一個閃耀的光點,那是兩顆逝世雙星在共舞。

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