食雙星是指兩顆恒星在相互引力的作用下圍繞公共質量中心運動,相互繞轉彼此掩食而造成亮度發生有規律的、周期性變化的雙星。這類雙星的軌道面與視線幾乎在同一平面上,也因為相互遮掩發生交食現象,從而引起雙星的亮度變化。雙星的光變周期就是它們的繞轉周期。天文學研究所的希瑟·坎貝爾說:“交食意味著我們可以精確測量出兩星的質量及其間距,并探明它們的演化過程。這個系統還是一座研究超亮超新星爆發的重要實驗室,而這樣的超新星是測量宇宙膨脹的關鍵工具。”

食雙星的光變曲線,可以比較可靠地求得大星半徑、小星半徑(都以軌道半長軸為單位)、軌道面傾角(軌道面法線和視線交角)、大星或小星光度(以總光度為單位)、反映大星和小星的圓面亮度分布的“臨邊昏暗系數”等,統稱為測光軌道解,簡稱測光解或測光軌道要素。如果這雙星是雙譜分光雙星,并且已有比較可靠的分光軌道解,那么和上面的測光軌道解結合起來,可以得出組成該雙星的兩子星各自的質量和半徑(以太陽質量和太陽半徑為單位)。所以,某些食雙星能為人們提供比較可靠的恒星基本參量,成為研究恒星物理和恒星演化的重要基礎之一。

不同的食雙星具體的表現特征也不盡相同。業余天文學家與專業天文學家協力合作,發現了一對罕見的食雙星系統,并獲得了在超新星爆發前研究超新星的一個機會。歐洲空間局的GAIA衛星第一次拍下了食雙星Gaia14aae。當Gaia14aae在一天之內突然增亮到之前的5倍時,研究者注意到了它。Gaia14aae系統包括一顆白矮星,它在密近軌道上環繞一顆體積較大的伴星運行。軌道的側面朝向地球,因此地球上與近地空間中的觀測者每50分鐘可以看到雙星發生一次交食。隨后,天文學家對Gaia14aae進行了后續觀測,并確認了它確實是食雙星。經研究發現,Gaia14aae位于天龍座,距離地球730光年。“Gaia14aae”這個稱呼表示發現年份(2014年)及其序列號,“aaa”表示該年發現的第一個吸引人注意的天體。天文學家使用加那利群島的威廉·赫歇爾望遠鏡對該系統進行了光譜分析。他們發現,Gaia14aae實際上屬于一類罕見的雙星系統——獵犬AM(AM CVn)激變雙星,在短時間內會發生亮度激變。這類雙星的特征是光譜中缺乏氫元素,而富含氦元素。

神秘的宇宙食雙星還擅長“偽裝”成系外行星。來自美國宇航局開普勒系外行星探測器的數據顯示,一些天體在凌日觀測中與行星信號類似,但事實上它們并非系外行星 ,其中一個典型的例子就是交替昏暗出現的食雙星系統。該天體系統中運行軌道與觀測視向重疊,相互掩食時就會出現亮度的周期性變化,與行星凌日時通過恒星盤面的情景類似。

經過天文學家的不斷努力,對于食雙星的研究已經初見成效,但這是遠遠不夠的,需要我們繼續深入探索。

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神秘的食雙星

圖文簡介

交食意味著我們可以精確測量出兩星的質量及其間距。