物理学家的“金矿”:双星白矮星新发现

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在一篇新论文中提到科学家们发现了一对白矮星,它们可能有一天会引发一场重大的引力波事件。

艺术家印象中的双星白矮星。说明:加州理工学院/IPAC

物理家们已经在地球上观测过一些混沌事件,例如黑洞碰撞合并产生的翘曲空间涟漪。然而其它事件,像是高密度天体围绕彼此高速运转,可以产生目前实验无法观测到的引力波,为此科学家们正在建造一种空间引力波探测器,即激光干涉空间天线(LISA)。两颗新发现的双星白矮星仿佛成为LISA之后探测引力波主要资源。

该研究的第一作者Kevin Burdge和加州理工大学的研究生告诉天文在线:“一个像这样的天体,在促进我们对宇宙如何运转的理解方面,堪比一处金矿。”

研究人员使用帕洛玛天文台的Zwicky瞬变设施首次观测到这对双子星的存在证据。同一晚,另一架位于亚利桑那州Kitt Peak天文台的望远镜观测到同样的资料,并注意到每6.91分钟它的光线变暗。随后,研究人员通过另一架位于帕尔马的望远镜证实了这个光线变暗行为,最终,通过莫纳克亚山的W.M. Keck望远镜观测确认了恒星相互围绕旋转的速度。

研究人员得出结论认为他们已经观测到掩食的白矮星。白矮星是一种体积矮小、密度大的天体,它标志着大部分恒星的晚期形态,可能我们的太阳某一天也会如此,而这两颗白矮星以挡住彼此光线的方式围绕对方旋转,正如我们从地球上观测到的那样。这些白矮星彼此掩食的事实本身就是一个重要的发现,因为这将使科学家能够对这两颗恒星进行测量,而这两颗恒星的半径和亮度是很难用其他方法测量的。

它们是一对不可思议的恒星。一个似乎比典型的白矮星更热,也许是因为它从另一个恒星那里吸收物质。但目前的观测没有发现任何证据证明这种行为。研究人员将追踪哈勃观测情况看看是否能找出是什么导致了恒星之间的温差。

然而,比双星白矮星更令人兴奋的是,它们使潜科学成为可能。这对双星距离我们只有7 500光年,其组成部分的轨道相当靠近,在一个比土星直径还小的空间内。想象一下这有多疯狂:两个天体,一个质量约是太阳一半,另一个质量约是太阳四分之一,在不到7分钟的时间里在这个距离内围绕着彼此旋转。这种极端程度使它成为即将到来的LISA的最佳探测目标之一。

作者在《自然》杂志上发表的研究报告中写道:“这是一种接近LISA灵敏度峰值的强引力辐射来源,我们预计约在2034年LISA一经启用,它将在LISA观测的第一周内被检测出来。”

哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家沃伦•布朗(Warren Brown)评论该论文说,这个系统的存在令人兴奋,因为这暗示着在空中有更多这类天体有待发现。这也为研究人员提供了一个起点,让他们甚至可以在看到引力波之前就在空中看到产生引力波天体的外观。 布朗说:“你可以将现在的光测量结果与将来的引力测量结果结合起来。”“这是一个有趣的实验。”

Burdge告诉天文在线,比起引力波,探索超新星的潜在成因以及绘制星系图这类资源能起到一些协助作用。如今,科学家只需要找到更多这类资源。

澄清:本文先前的版本说,白矮星双星系统可能适合我们的太阳系。根据该论文,更准确地说,双星系统可能适合土星的直径。

白矮星是恒星死亡后的残骸。这是不久的将来会发生在太阳身上的事情。当恒星变成红巨星时,其内核中会积累重元素。恒星越大,含量越高。 M型恒星无法融合氦元素,它们最终会变成氦白矮星。 K型恒星能够超越氦元素,但它们会卡在碳元素上。较大的G型恒星,F型恒星和A型恒星会留下带有氮、氧、氖或少量重元素的白矮星。 B型恒星通常足够重,可以继续聚变到铁元素。红巨星或小型超新星产生的巨大力量强烈地挤压了恒星的内核,使其遭受巨大的内爆。最后,物质被压缩,以致原子被严重挤压。大多数白矮星的质量为太阳的50%,但只有火星的直径!白矮星的最高质量是太阳的1.4倍。超过此极限,它们将退化为中子星。

作者:Ryan F. Mandelbaum

FY: 之。

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