两颗恒星之间的“灾难性”50分钟轨道是有记录以来最快的

这些可能是有史以来最快的轨道恒星。

艺术家描绘的白矮星吞噬了它的类太阳伴星(图片来源:NASA/JPL-Caltech)
艺术家描绘的白矮星吞噬了它的类太阳伴星(图片来源:NASA/JPL-Caltech)

一对明星能有有毒的关系吗?当您了解新发现的恒星系统 ZTF J1813+4251 时,请考虑这一点,这对紧密结合的恒星对彼此具有如此强横的控制力,以至于它们每 51 分钟完成一次彼此完整的轨道——在任何轨道上探测到的最短轨道根据今天(10 月 5 日)发表在《自然》杂志上的研究,迄今为止的双星系统。

天文学家在对超过 10 亿颗恒星的数据库进行梳理时,在距离太阳约 3,000 光年的大力神星座中发现了这个紧贴的恒星系统。在那里,一颗质量与木星大致相同的明亮的类太阳恒星在白矮星的陪伴下度过了它最后的健康岁月——这颗曾经强大的恒星的干瘪外壳,从技术上讲,它已经死亡并燃烧完燃料。但是,在恒星坟墓之外,白矮星的引力继续从类太阳恒星的大气层中吸走氢,慢慢地缩小较大的恒星并加速其不可避免的厄运。

这在天文学中并不罕见。银河系中超过 50% 的恒星是由两颗或多颗恒星组成的双星对,它们共享一个共同的重心,同时彼此抢夺宝贵的燃料。然而,天文学家发现很少有轨道周期短于一小时的双星系统——尤其是包括大型类太阳恒星在内的系统,它们需要数小时才能完成一个轨道。当天文学家看到赫拉克勒斯中的两颗恒星每 51 分钟互相遮住对方的光时,他们就知道他们偶然发现了一些奇怪的东西。

“这颗恒星看起来像太阳,但太阳无法进入短于八小时的轨道——这上面是什么?”主要研究作者、麻省理工学院物理学家 Kevin Burdge 在一份声明中说。

在他们的新论文中,研究人员给这种陌生感起了一个名字。根据研究作者的说法,这些恒星属于一种罕见的双星系统,称为“灾难变星”。当白矮星和类太阳恒星在数十亿年的时间里越来越近时,就会出现这些系统,这使得白矮星能够吞噬其伴星的物质。作者说,随着矮星的盛宴,它可以触发从远处出现的巨大耀斑,就像超新星爆炸或其他类型的宇宙灾难一样。

长期以来,研究人员一直怀疑,如果有足够的时间,像这样的恒星能够达到非常短的轨道周期。这只有在恒星系统过渡到新的饮食时才有可能,可以这么说;一旦饥饿的白矮星完成了从伴星大气中剥离氢的过程,它就会开始从伴星裸露的核心中吞噬氦。由于氦比氢更致密、更重,这颗类太阳恒星的核心应该有足够的质量与它的白矮星伴星一起保持在一个超致密的双星轨道上。

根据研究作者的说法,大力神这个奇怪的恒星系统似乎正处于这样的转变之中——而且该系统的轨道周期只会越来越短。该团队使用计算机模拟计算出,在大约 7000 万年的时间里,两颗恒星将彼此靠得如此之近,以至于它们的轨道将下降到仅 18 分钟——比以往任何恒星系统都要短得多。

研究小组表示,从那里开始,质量损失将导致这颗类太阳恒星膨胀而不是收缩,两颗恒星最终将在接下来的几亿年里开始分流。届时,这对夫妇的轨道周期将稳定在大约 30 分钟的凹槽中,从而在更大的恒星燃烧之前为这对双星在他们最后几年的共同生活中提供一些急需的空间。

根据研究作者的说法,虽然这种二元关系已被理论上存在,但这项新研究标志着它首次在行动中被看到。 Burdge 说,这回答了一个关于灾难性变星系统轨道限制的“悬而未决的大问题”,并且应该为未来几年的进一步研究提供大量素材。

至于较大的恒星是否处于有毒关系?也许最好过几亿年后再问。

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