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神秘包层演化决定恒星“双黄蛋”结局

文章来源:超级管理员 更新时间:2022-07-12 00:04:43

  神秘包层演化决定恒星“双黄蛋”结局宇宙中的恒星,超过50%属于双星系统。约半个世纪前,天文学家就提出理论预言,双星在演化过程中,有时会形成共有包层。直到最近,中澳天文学家联手,终于发现了刚刚完成共有包层抛射的双星——人类首次看到了被双星抛向太空、正在膨胀的共有包层。

  这一重要发现将开启人类通过天文观测精确刻画双星共有包层演化的研究。北京时间7月7日凌晨,国际权威学术期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)在线发表了中澳科学家联合完成的这一重要科学发现。

  天空中绝大多数发光的天体都是恒星,恒星中大约一半位于双星系统,它们在引力的作用下相互绕转“舞蹈”。双星演化会改变恒星既有的演化命运,也解释了恒星世界的绝大部分谜团。双星演化有一个至关重要的过程,被称之为“双星共有包层演化”,即双星中的一颗恒星由于物质损失剧烈膨胀,将另一颗恒星包裹在外包层内,形成一个共有包层。

  当恒星的既有演化路径被打断,随后的演化命运由共有包层演化过程决定。“这个过程有点像一颗孕育中的双黄蛋,共有包层好像蛋清,双星就如两个蛋黄。”中国科学院云南天文台韩占文院士解释,共有包层有可能被抛射出去,从而形成短周期双星,或者双星最终并合成一颗恒星。

  早在1976年,波兰裔美国科学家玻丹·帕琴斯基就提出了双星共有包层演化过程的理论。然而,近半个世纪以来,它一直没有被真正观测到。因此,科学家们很难知道这一阶段究竟发生了什么。

  近年来,全球天文学进入大数据时代。从澳大利亚南天巡天望远镜、开普勒卫星、Zwicky暂现源工厂等大量天文观测数据中,中国科学院云南天文台韩占文院士领导的团队和澳大利亚国立大学克里·斯沃尔夫领导的星图家团队,合作寻找到了双星演化共有包层的直接证据。

  论文**作者、云南天文台博士研究生李江丹介绍,此次发现的双星J 1920,距离地球2.3万光年,属于密近热亚矮星双星。“两颗星之间的距离越来越近,它们的周围有一个正在膨胀的壳层,正以每秒约200公里的速度离开双星。”她说,这个膨胀的壳层被证明是大约1万年前被双星抛射的共有包层。而且,双星持续的轨道收缩表明,共有包层残余物质和双星的轨道运动摩擦会带走轨道角动量,这是除了磁滞效应、引力波辐射和质量损失之外的一种新的角动量损失机制。

  这是双星演化研究领域的一个里程碑式发现。澳大利亚国立大学校长、2011年诺贝尔物理学奖获得者布莱恩·施密特表示,该发现为深入理解共有包层演化打开了新途径。科学家们不仅在观测上首次看到了双星共有包层演化的证据,还可通过观测来精确刻画这一关键过程。在此之前,科学家们只能大致唯象地描述这一过程,无法精确数值模拟,也没有直接观测证据。

  韩占文表示,天文大数据时代的到来,为恒星稀有天体搜寻提供了宝贵机遇。未来十年,团队将利用更多天文大数据进行更深入研究,争取准确描述双星演化的基本过程,建立完整的双星演化证据链。记者许琦敏

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