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一对近乎极端的双星“伴侣”之间的、失败的“天体婚姻”

在我们的银河系中,与孤独的太阳不同,大约有一半的恒星同另一颗恒星保持着长期的、类似“天体婚姻”的相伴关系,共同在一种被称为“双星系统”中相互环绕。

据Nationalpost网站报导,本周,研究人员描述了其中一对近乎极端的双星“伴侣”之间的、失败的“天体婚姻”。这对恒星每51分钟就围绕对方旋转一次。其轨道周期在已知的双星类中是最罕见的,也是最快的。在这个“天体婚姻破裂”的剧情中,一颗恒星正在慢慢地吃掉它的较年长的伴侣。

这两颗恒星位于大力神星座(constellation Hercules)方向的,距地球约3000光年的一个区域。一光年是指光在一年内所走的距离,即5.9万亿英里(约合9.5万亿公里)。

该系统属于一类被称为“灾变变星”(Cataclysmic Variables)的双星,其中一颗类似于太阳的恒星在所谓的白矮星附近运行,这颗白矮星基本上是一颗已烧毁的恒星的高温而致密的核心。所谓变星,是指从地球上看时,它们的综合亮度会随时间的变化而变化。“灾变”指的是这种亮度的变化非常大,在某些情况下,会比普通情况大一万倍,甚至更多。

经过数百万年,这两颗恒星之间的距离,现在已经缩小到比月球离地球还近。

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,简称MIT)天体物理学家凯文·伯奇(Kevin Burdge)解释说:“想像一下,如果月亮每晚在天空中飞驰掠过10次的情况。而这就是我们正在谈论的那种速度。”他是本周发表在《自然》(Nature)杂志上的研究报告的主要作者。

不过,互相的距离很近,并不意味着它们对彼此很好——白矮星正在无情地从它的伙伴那里吞噬其身体。

那颗较大的恒星的温度与太阳差不多,但是已经被剥离到只有太阳直径的10%左右。这使得它的大小已经与木星——即我们太阳系最大的行星——差不多大。这颗白矮星的直径约为地球的1.5倍,但密度很高,质量约为太阳的56%。

伯奇说:“这是相伴了很久的一对老恒星。当恒星年老死亡的时候,它们都会变成白矮星。但现在,其中的一颗苟延残喘的恒星开始行动了,它开始吃掉它的同伴。”

伯奇说:“基本上来说,它们已经在一个双星轨道上结合相伴了80亿年。而现在,就在第二颗恒星可以结束其恒星生命周期,并以恒星通常的方式成为白矮星之前——通过演化成一种叫做红巨星(Red Giant)的恒星——第一颗恒星的剩余白矮星残余物,打断了同伴的生命周期的结束及转变过程,开始缓慢地吞噬它。”

研究人员使用了来自加州帕洛玛天文台(Palomar Observatory)以及夏威夷(Hawaii)和加那利群岛(Canary Islands)的望远镜的数据。

大多数恒星主要由氢组成,还有少量的氦和其他元素。这颗双星中较大的那颗——更为“苍老”的那一颗——却含氦异常丰富。这不仅是因为它的同伴已经吃掉了它外层的氢,而且还因为它在热核炉中缓慢地将氢原子聚变为氦,在其核心中存在大量的氦元素。

这个双星系统周期性地变亮和变暗,部分原因是较大的恒星在白矮星的引力牵引下,被物理性地变形为水滴状,而不是原来的球状。

伯奇说:“现在在太空中正发生着大量的、疯狂的事情。”

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