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          科研動態

          中澳天文學家首次發現雙星共有包層演化直接證據

          發布時間:2022-07-07

             北京時間2022年7月7日,國際科學期刊英國《皇家天文學會月刊》(MNRAS)在線發布了中澳科學家聯合完成的一項重要科學發現。中國科學院云南天文臺韓占文院士領導的團隊和澳大利亞國立大學克里斯·沃爾夫(Chris Wolf)領導的星圖家(SkyMapper)團隊,合作發現了一顆剛剛完成共有包層拋射的雙星,被拋射的共有包層正在以大約每秒200公里的速度離開雙星系統。這是科學家第一次在觀測上發現雙星共有包層演化這一關鍵過程的直接證據——他們看到了被雙星拋向太空的膨脹的共有包層!這一重要發現將開啟人們通過天文觀測精確刻畫雙星共有包層演化這一重要過程的研究。

            天空中絕大多數發光的天體都是恒星,恒星中大約一半位于雙星系統,它們在引力的作用下相互繞轉。雙星演化會改變恒星既有的演化命運,解釋了恒星世界的絕大部分謎團,會形成雙黑洞、雙中子星等在現代天文學研究中占有重要地位的天體。
            雙星演化有一個至關重要的過程被稱之為雙星共有包層演化:雙星中的一顆恒星由于物質損失劇烈膨脹,將另一顆恒星包裹在外包層內,形成一個共有包層。恒星的既有演化路徑被打斷,隨后的演化命運由共有包層演化過程決定,共有包層有可能被拋射,形成短周期雙星,或者兩顆恒星并合成一顆恒星。雙星共有包層演化過程由波蘭科學家玻丹·帕琴斯基(B. Paczynski)于 1976年提出,近半個世紀以來一直沒有被真正觀測到。因此,科學家們很難知道這一階段真實發生了什么。
            云南天文臺李江丹、韓占文和澳大利亞國立大學克里斯·沃爾夫博士等通過澳大利亞國立大學2.3米寬視場望遠鏡和開普勒衛星等觀測數據,在南半球發現了一顆距離我們23000光年的密近熱亞矮星雙星J1920,兩顆星之間的距離越來越近,它們的周圍有一個正在膨脹的殼層,以大約每秒200公里的速度離開雙星。這個膨脹的殼層被證明是大約1萬年前被雙星拋射的共有包層。雙星持續的軌道收縮表明,共有包層殘余物質和雙星的軌道運動摩擦會帶走軌道角動量,這是除了磁滯效應、引力波輻射和質量損失之外的一種新的角動量損失機制。
            這一發現的重要意義,在于把一個理論設想變成了現實??茖W家們不僅在觀測上首次看到了雙星共有包層演化的證據,還可以通過觀測來精確刻畫這一關鍵過程。這是本領域一個里程碑的發現,在此之前,科學家們只能大致唯象地描述這一過程,不能精確數值模擬,也沒有直接觀測證據。
            
            雙星共有包層演化示意圖
            

            雙星公共包層演化數值模擬 

             

            雙星物質交流示意圖

             

            J1920示意圖 


          附件下載:

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