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130年接力观测,科学家终于绘制出罕见双星系统:一颗生命快到尽头

Emma Chou

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图片来源:NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA/GESTAR)

天文学家们已经描绘出了金牛座RV型变星的最佳画面,这是一种罕见的双星类型,其中有两颗恒星,一颗接近其生命尽头,轨道周围是一大片尘埃。一个130年的数据集涵盖了迄今为止为其中一个系统收集的光的最大范围,从无线电到x射线。

“在银河系中只有大约300个已知的金牛座RV型变星。”田纳西州纳什维尔范德比尔特大学劳拉·维加(Laura Vega)说。“我们的研究集中在第二亮的U Monocerotis,它现在是第一个检测到x射线的系统。” 论文发表在《天体物理学杂志》上。

这个系统简称为U Mon,位于距离地球3600光年的麒麟座。它的两颗恒星每6年半绕对方公转一圈,从我们的角度来看,其轨道倾斜了75度。

主恒星是一颗年老的黄色超巨星,其质量大约是太阳的两倍,但体积却膨胀到太阳的100倍。它的大气压力和温度之间的拉锯战导致它有规律地膨胀和收缩,这些脉动产生了可预测的亮度变化,光的深度和浅倾角交替变化——这是金牛座RV系统的标志。科学家们对伴星的了解较少,但他们认为它的质量与主星相似,而且比主星年轻得多。

这两颗恒星周围的冷却盘是由主恒星在演化过程中喷射出的气体和尘埃组成的。利用夏威夷茂纳基亚亚毫米阵列的无线电观测,研究团队估计该圆盘直径约为510亿英里(820亿公里)。科学家们认为,双星轨道位于一个中心间隙内,这个间隙相当于两颗恒星最大距离时的距离,即它们相距约5.4亿英里(8.7亿公里)。

当恒星彼此距离最远时,它们大致与我们的视线对齐。圆盘部分遮蔽了主光,造成了系统光线的另一种可预测的波动。研究人员认为,这是当一颗或两颗恒星与圆盘的内缘相互作用,吸走气体和尘埃流的时候。他们认为伴星将气体引入自己的圆盘,加热后产生出x射线的气体外流。这个模型可以解释2016年欧洲航天局的XMM -牛顿卫星探测到的x射线。

在对U Mon的分析中,研究团队还纳入了130年的可见光观测。对该系统最早的测量是在1888年12月25日收集的,来自美国变星观测者协会(AAVSO)的档案,这是一个由业余和专业天文学家组成的国际网络,总部设在马萨诸塞州的剑桥。AAVSO提供了从20世纪40年代中期到现在的额外历史测量。

研究人员还使用了哈佛天文世纪数字访问(DASCH)编目的存档图像,DASCH是哈佛学院天文台的一个项目,致力于将19世纪80年代至90年代地面望远镜拍摄的玻璃摄影板上的天文图像数字化。

U Mon的光之所以会变化,一方面是因为主恒星会发生脉动,另一方面是因为每隔6.5年左右,圆盘就会遮蔽部分主恒星。结合AAVSO和DASCH的数据,研究人员发现了一个更长的周期,该系统的亮度大约每60年上升和下降一次。他们认为圆盘上的弯曲或团块,距离双星和海王星距离太阳一样远,导致了它在运行轨道上的额外变化。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://phys.org/news/2021-03-scientists-aged-star-century.html

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abe302


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