天文学家观察到一种新的双星类型

2021年12月03日 13:49 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

哈佛大学天体物理学中心和史密森学会的研究人员观察到一种长期以来被认为存在的新型双子星。这一发现最终证实了宇宙中一种罕见的恒星类型是如何形成和演变的。于本月出版的《Monthly Notices of the Royal Astronmoical Society》中描述了这一类新的恒星,它由博士后Kareem El-Badry利用加利福尼亚利克天文台的谢恩望远镜和来自几个天文观测的数据发现的。

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El-Badry说道:“我们已经观察到了过渡性双星新群体的第一个物理证据。这很令人兴奋;这是我们一直在寻找的双星形成模型中缺失的进化环节。”

一种新的恒星类型

当一颗恒星死亡时,它有97%的可能性会变成白矮星。而白矮星是一个小型的密集天体,其在燃烧完所有的燃料后收缩并变暗。

但在罕见的情况下,一颗恒星可以成为极低质量(ELM)的白矮星。这些恒星的质量不到太阳的三分之一,这提出了一个难题:如果恒星演化计算正确的话,那么所有ELM白矮星的年龄似乎都超过了138亿年--比宇宙本身的年龄还要大,而这在物理上是不可行的。

天体物理中心理论和计算研究所的成员El-Badry指出:“宇宙的年龄根本不足以通过正常的进化来制造这些恒星。”

多年来,天文学家已经得出结论,ELM白矮星形成的唯一途径是在一个双胞胎伴侣的帮助下。来自附近伴星的引力可以迅速(至少在不到138亿年的时间里)吞噬一颗恒星,直到它成为一个ELM白矮星。

但这种情况的证据并不是万无一失的。

天文学家已经观察到像我们太阳这样的正常大质量恒星吸积到白矮星上--这就是所谓的灾难性变数。他们还观察到ELM白矮星跟正常白矮星的同伴。然而他们没有观察到演化的过渡阶段或者说中间的转变:即恒星失去了大部分质量,几乎收缩为ELM白矮星之时。

一个缺失的进化环节

El-Badry经常把恒星天文学比作19世纪的动物学。“你走到丛林里,找到一个生物体。你描述它有多大,有多重--然后你再去找其他的生物体,你看到所有这些不同类型的物体并需要把它们的联系拼凑起来。”

2020年,El-Badry决定回到丛林中寻找长期以来让科学家们难以捉摸的恒星:ELM前白矮星(也被称为进化的激变变星)。

通过利用ESA发射的天基观测站盖亚的新数据以及加州理工学院的Zwicky瞬变设施,El-Badry将10亿颗恒星缩小到50个潜在的候选者。

这位天文学家强调了来自天文调查的公共数据对其工作的重要性。“如果不是像兹威基瞬变设施和盖亚这样的项目,代表着数百人在幕后的大量工作--这项工作是不可能的。”

El-Badry随后对其中的21颗恒星进行了密切观察。

这个选择策略奏效了。他说道:“百分之百的候选者都是我们一直在寻找的这些前ELMs。它们比ELMs更加膨大和臃肿。同时,它们也是蛋形的,因为其他恒星的引力扭曲了它们的球形形状。”

“我们发现了两类双星--激变变星和ELM白矮星--之间的进化联系,并且我们发现了相当数量的双星,”El-Badry补充道。

其中13颗恒星有迹象表明它们仍在向它们的同伴损失质量,而8颗恒星似乎不再损失质量。它们中的每一个在温度上也都比以前观察到的激变变星要热。

El-Badry计划继续研究前ELM白矮星并可能对他之前发现的其他29颗候选星进行跟踪研究。

就像现代人类学家在填补人类进化的空白一样,他对简单的科学所能产生的丰富多样的恒星感到惊奇。

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