许多恒星在生命的末期会膨胀成一颗红巨星

文章作者:管理一号 | 2019-08-05
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ZTF发现了一对非比寻常的白矮星,名为ZTF J1530+5027,它们大约每6.91分钟就会彼此盘绕一次。

ZTF发现了一对非比寻常的白矮星,名为ZTF J1530+5027,它们大约每6.91分钟就会彼此盘绕一次。较小的那颗白矮星要比地球大一点,质量是太阳的60%。它的伴星要更大,但质量更小,只有太阳的25%。因为会释放出引力波,它们的轨迹间距每天会收缩26厘米。

许多恒星在生命的末期会膨胀成一颗红巨星,比方咱们的太阳便是这样,在成为红巨星之后,它们终究演化成细密的白矮星。白矮星的质量和太阳相当,但巨细却只与地球差不多。

类似地,如果是一个双星体系,在它们的演化末期也会成为彼此旋绕的白矮星双星。两颗靠得十分近的白矮星是十分强的引力波辐射源,尽管天文学家估计这样的体系有许多,但到目前为止,这种体系仍十分难以捉摸。

为了捕捉任何移动、闪耀或亮度发作了改变的天体,加州理工学院的兹威基瞬变设备(ZTF)在每个夜晚都会快速地扫描银河系的大部分区域。ZTF是帕洛马天文台的一项十分先进的巡天技能,它有一个5.76亿像素的大相机,每三个晚上就能对整个天空进行一次扫描。

在分析了ZTF的一小部分数据后,天文学家在距离地球约8000光年之外发现了一个闪耀的光点。成果发现,这个光点十分不简单,它其实是一对彼此盘绕的白矮星体系,官方名称为ZTF J1539+5027。这是迄今为止发现的绕行速度最快的“食双星体系”,这意味着从咱们的角度来看,其间一颗白矮星会不断地从另一颗白矮星前面穿过。经过分析观测到的数据,天文学家可以计算出它们的巨细、质量和轨迹周期。

在夜空中,这对已逝世的双星体系十分突出,因为它们的信号常常重复,并且是以一种可猜测的方式重复。曩昔,人们还无法体系地搜索每分钟都在改变的天体。但ZTF那足够大的相机让咱们总算得以做到这一点。

这两颗新发现的白矮星都和地球差不多大,其间一颗略小于另一颗,小的那颗也比另一颗更亮一些,它们加在一起的质量与太阳相当。这两个天体的轨迹十分挨近,只有地月球距离的1/5。咱们乃至可以将这两颗绕轨迹运转的恒星“塞进”土星内。它们以每秒数百公里的速度,每6.91分钟彼此盘绕一次。

研究人员将这一发现发表在了7月25日的《自然》杂志上,论文的第一作者Kevin Burdge说:“当较暗的那颗恒星在更亮堂的那颗星前经过时,它会阻挠大部分的光线,在ZTF的数据中形成了7分钟的闪耀形式。物质正准备从更大、更轻的那颗白矮星上溢到更小、更重的那颗白矮星上,终究,后者会将更轻的那颗伴星吞并。咱们已经看到过许多白矮星被它的火伴吞食掉的例子,可是咱们很少能捕捉到像这个这样还处于合并进程中的体系。”

这对”食双星“每6.91分钟绕对方一周:当较大、较冷的白矮星从较小、较热的白矮星前面经过时,较小的那颗白矮星的光会被挡住。对观测这一体系的天文学家来说,这对恒星在日食阶段会消失大约30秒。

更妙的是,因为ZTF J1539+5027会释放出引力波,所以两颗白矮星会越来越靠近,彼此盘绕的速度也会越来越快。它们的轨迹是如此紧密,以至于轨迹周期估计在短短几年后就会显着缩短。Burdge的团队经过将他们的新成果与曩昔10年取得的数据进行比较,证实了广义相对论对缩小轨迹的猜测。

当太空激光干涉仪(LISA)在2034年发射升空后,就可以勘探到双白矮星合并辐射出的引力波。届时。LISA所扮演的人物将与LIGO(激光干涉引力波天文台)类似。2015年,LIGO初次直接勘探到了一对彼此碰撞的黑洞发作的引力波,改写了引力波勘探的历史。而LISA将会在较低的频率勘探引力波。

物理学教授Tom Prince是这篇论文的一名合著者,他说:“这两颗白矮星正在合并,因为它们正在发射引力波。在LISA启动后的一周内,它就能接收到来自这个双星体系的引力波。到时候,LISA将会在咱们的星系中发现成千上万个像这样的双星体系,可是到目前为止咱们知道的只有几个。而新发现的这个双星体系是迄今为止最具特征的一个,因为它具有日食性质。”

有时候,这些双星白矮星会合并成一颗恒星,而有时当较轻的白矮星逐渐被较重的白矮星撕碎时,它们的轨迹会变得更宽。论文的作者之一James Fuller说:“咱们不确定在这种情况下会发作些什么,但发现更多这样的体系将能告诉咱们,这些恒星在近距离碰撞中能存活下来的频率。”

研究人员期望未来可以回答的另一个谜题是有关白矮星的温度之谜,据估计,温度更高的那颗白矮星的温度约为5万摄氏度,是太阳的9倍。之所以估测这颗白矮星如此炙热,是因为它已经开端从伴星身上“吞食物质”,这是一个会把物质加热到极高温度的进程,这种“吸积”进程一般与X射线有关,可研究人员并没有发现任何X射线的踪迹。

Burdge说:“奇怪的是,咱们并没有在这个体系中看到X射线。一种或许性是白矮星上的吸积点(物质掉落的区域)比一般情况下的更大,这就有或许导致发射出的是紫外线和可见光,而不是X射线。”

当你抬头仰视星空的时候,如果你恰巧朝着牧夫座的方向看,不要忘了,那里有一个闪耀的光点,那是两颗逝世双星在共舞。

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