研究:雙星體分離 一顆恆星吞噬它的伴侶

【2022年10月07日訊】(記者高杉編譯報導)在我們的銀河系中,與孤獨的太陽不同,大約有一半的恆星同另一顆恆星保持著長期的、類似「天體婚姻」的相伴關係,共同在一種被稱為「雙星系統」中相互環繞。

據Nationalpost網站報導,本週,研究人員描述了其中一對近乎極端的雙星「伴侶」之間的、失敗的「天體婚姻」。這對恆星每51分鐘就圍繞對方旋轉一次。其軌道周期在已知的雙星類中是最罕見的,也是最快的。在這個「天體婚姻破裂」的劇情中,一顆恆星正在慢慢地吃掉它的較年長的伴侶。

這兩顆恆星位於大力神星座(constellation Hercules)方向的,距地球約3000光年的一個區域。一光年是指光在一年內所走的距離,即5.9萬億英里(約合9.5萬億公里)。

該系統屬於一類被稱為「災變變星」(Cataclysmic Variables)的雙星,其中一顆類似於太陽的恆星在所謂的白矮星附近運行,這顆白矮星基本上是一顆已燒毀的恆星的高溫而緻密的核心。所謂變星,是指從地球上看時,它們的綜合亮度會隨時間的變化而變化。「災變」指的是這種亮度的變化非常大,在某些情況下,會比普通情況大一萬倍,甚至更多。

經過數百萬年,這兩顆恆星之間的距離,現在已經縮小到比月球離地球還近。

麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,簡稱MIT)天體物理學家凱文·伯奇(Kevin Burdge)解釋說:「想像一下,如果月亮每晚在天空中飛馳掠過10次的情況。而這就是我們正在談論的那種速度。」他是本週發表在《自然》(Nature)雜誌上的研究報告的主要作者。

不過,互相的距離很近,並不意味著它們對彼此很好——白矮星正在無情地從它的夥伴那裡吞噬其身體。

那顆較大的恆星的溫度與太陽差不多,但是已經被剝離到只有太陽直徑的10%左右。這使得它的大小已經與木星——即我們太陽系最大的行星——差不多大。這顆白矮星的直徑約為地球的1.5倍,但密度很高,質量約為太陽的56%。

伯奇說:「這是相伴了很久的一對老恆星。當恆星年老死亡的時候,它們都會變成白矮星。但現在,其中的一顆苟延殘喘的恆星開始行動了,它開始吃掉它的同伴。」

伯奇說:「基本上來說,它們已經在一個雙星軌道上結合相伴了80億年。而現在,就在第二顆恆星可以結束其恆星生命周期,並以恆星通常的方式成為白矮星之前——通過演化成一種叫做紅巨星(Red Giant)的恆星——第一顆恆星的剩餘白矮星殘餘物,打斷了同伴的生命周期的結束及轉變過程,開始緩慢地吞噬它。」

研究人員使用了來自加州帕洛瑪天文台(Palomar Observatory)以及夏威夷(Hawaii)和加那利群島(Canary Islands)的望遠鏡的數據。

大多數恆星主要由氫組成,還有少量的氦和其他元素。這顆雙星中較大的那顆——更為「蒼老」的那一顆——卻含氦異常豐富。這不僅是因為它的同伴已經吃掉了它外層的氫,而且還因為它在熱核爐中緩慢地將氫原子聚變為氦,在其核心中存在大量的氦元素。

這個雙星系統周期性地變亮和變暗,部分原因是較大的恆星在白矮星的引力牽引下,被物理性地變形為水滴狀,而不是原來的球狀。

伯奇說:「現在在太空中正發生著大量的、瘋狂的事情。」

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