发现巨大星系的古代宝藏
天文学家发现一个奇异双星系统
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天文学家发现一个奇异双星系统

2020-11-02 13:38 主页 来源:未知
天文学家发现一个奇异双星系统


仅仅在地球的七千八百光年之外,人们发现了一个以空前速度环绕的双星系统,并且是两颗死星。由于这一双星系统的轨道是如此之近,天文学家期待能在数年之内利用更灵敏的设备探测到来自它们的引力波。
 
我们早已习惯在宇宙尺度内的发生的那些慢条斯理的事情,但是对于这个被命名为ZTF J1539+5027,或简写为J1539的白矮星双星系统,它们的轨道周期仅为6.91分钟,也因此成为了史上发现的轨道最短的食双星系统。它们的轨道近到以至于整个系统可以被木星包围进去。
 
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白矮星是一种死星,在死寂之前大概有十倍左右的太阳质量。如果其前身天体大于这个质量,它熄灭之后就会变成一颗中子星。如果其质量更大,那么就会变成一个黑洞。
 
白矮星就是我们认为的太阳的最终归属。当太阳的氢燃烧殆尽之后,就会膨胀为一颗红巨星,同时聚变氦和碳直到这些也耗尽。接下来这些外壳脱落之后,剩下的那颗曾经明亮闪耀着的、密度超高的核心,就是白矮星,也就是太阳的尸体,不再发生聚变。
 
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在J1539中的这两颗星星已经经历过了这一过程。主星把太阳60?右的质量压缩到了一个和地球差不多大小的核中。次星的质量比较小,大概只有太阳质量的20?但是它的体积却比它的同伴大,所以次星的密度相对小一些。
 
低密度和质量同时意味着它要暗一些,所以当它运行到我们和其明亮的同伴之间时,就会完全的把主星遮蔽住。因此,这种双星系统被称作“食双星”。在帕洛马山天文台,天文学家们利用加州理工的茨维奇过渡装置(ZTF)进行了调查,并由所捕获的数据中发现这一双星系统。
“当暗的次星经过亮的主星的时候,它基本上会挡住所有的光,这样就在ZTF的数据中产生了一个7分钟的闪烁形式,”加州理工的物理学家凯文·波奇解释道。
 
紧密靠近的轨道也意味着这两颗星已经在向宇宙中传播引力波了。但是我们暂时还没能探测到这些引力波。(我们会在下文中详述)
目前为止,我们探测到的引力波仅仅只是由一些更加巨大的天体之间碰撞产生的,比如中子星或者黑洞。而J1539相对来说很轻,同时离两颗星近到有可能融合的情况还是有一些距离。
 
但是他们一直在以每天26厘米的速度靠近彼此,这意味着起码还需要十三万年以上的时间才能使他们的轨道周期达到5分钟。这样以来,从次星到主星的质量转移就会开始急剧增加。
从这里开始,会发生两种情况。如果质量转移是稳定的,这两颗星的距离会分开一些,从而产生一种叫做猎犬座AM变星的系统。在这种双星系统中,主星会稳定的从次星中吸积物质。
 
如果物质的转移不稳定,这两颗星有可能会融合,产生一种很罕见的形态。这种形态叫做北冕座R变星系统,是一种不规则脉动的天体,一般被认为是Ia超新星的低质量类似体。
如果人类有幸能存活到看到这一切发生的那一天,这无疑是一件激动人心的事情。所以,我们很有可能无法看到J1539双星系统那持续衰减轨道的最终结局,同时我们也无法用现有的设备探测到它的引力波。
然而,天文学家相信正在发展的激光干涉空间天线(LISA)和未来基于空间的引力波探测器会改变这一事实。
LISA 直到2034年才会建成运行,所以现在还有时间去发现其它可能的引力波源头;但是就现在而言,J1539被认为是LISA在天空中能探测到的最强的引力波信号。
同时,这一双星系统能够帮助我们理解这些极端系统的动态性能,也有可能帮我们在广袤的星空中找到一些它的同胞们。