最明亮的恒星几乎都是双星

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2012-08-10 22:03:54 | 作者:gohomeman1译 | 来源:ESO | 浏览:6371次 ]
原文标题:The Brightest Stars Don't Live Alone
原文作者:Hugues Sana,Selma de Mink,Richard Hook;
副标题:VLT finds most stellar heavyweights come in interacting pairs
来自:ESO; 发表时间:2012.7.26;
翻译:gohomeman1   审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)


借助欧洲南方天文台(ESO)的 甚大望远镜(VLT),天文学家的 最新研究显示,那些驱动星 系 演化的 最亮最重恒星 ,几乎都不是单星 :大约3/4的 此类恒星 发现了密近伴星 ,远超我们的 预期。更惊人的 是大部分还经历了强烈的 相互作用阶段,比如质量从一颗恒星 转到另一颗;其中的 1/3甚至最后将合并为一颗更重的 恒星 。研究报告刊登在2012.7.27出版的 《科学》期刊上。



艺术图:两颗大质量恒星 间的 质量转移,右边质量较大的 子星 演化快,先膨胀。版权:ESO,下同。

宇宙是丰富多彩的 ,许多恒星 与太阳差别很大。借助甚大望远镜(VLT),一个国际天文学家团队研究了宇宙中最热最亮、质量最大的 恒星 ——O型星 (注1)。这些恒星 的 生命极短,但在星 系 演化中却扮演着关键角色。它们还跟一些极端的 现象相关,比如γ射线暴,比如“吸血恒星 ”——小伴星 从其大邻居的 表面吸积物质。

研究团队领队、荷兰阿姆斯特丹大学的 Hugues Sana解说:“这些恒星 是超级巨兽,它们至少有15个太阳质量,比太阳亮100万倍以上。它们的 表面是如此炽热,温度超过了3万℃,发射强烈的 蓝光。”

在银河系 中邻近我们的 6个年轻星 团中,天文学家研究了71个单星 或双星 中的 O型星 样本。研究所用的 望远镜基本都属于ESO,其中包括VLT。


通过详尽分析恒星 的 光谱(注2),天文学家发现75%的 目标是双星 ,远超预期;这也是首次精确测定了相关比例。更重要的 是,他们发现这些双星 中有很多靠得足够近,其相互作用(恒星 合并或质量转移)的 比例超过任何人的 预期。这对我们深刻理解星 系 的 演化意义深远。



O型星 (蓝圈)所在的 亮星 云,依次为:船底座大星 云(最亮的 是海山二)、鹰状星 云(图示著名的 创造之柱)、IC 2944,大图下载

宇宙中O型星 的 比例极小,但各种暴力现象都与它们相关,意味着它们对周围环境有着强力影响。它们的 恒星 风和冲击波既能触发也能中止周围的 恒星 诞生过程;它们的 辐射激发星 云发光;它们的 超新星 爆发为星 系 充满了重元素——生命的 重要元素;它们还与γ射线暴关联——宇宙中最高能量的 事件。因此,O型星 与星 系 演化机制息息相关。

团队联合作者、太空望远镜科研所的 Selma de Mink解释道:“借假如旁边存在另一颗恒星 ,恒星 的 演化将受到巨大影响。假如两颗恒星 靠得很近,它们将最终合并;假如没有合并,一颗恒星 也会从伴星 的 表面吸积物质。”

团队估计,最终约有20-30%的 O型星 会合并;如果采用相对温和的 “吸血”模式,比例将有40-50%,这对O型星 的 演化影响深远。

直到现在,天文学家普遍认为密近大质量双星 仅是例外,用于解释罕见的 X线双星 、双脉冲星 和含黑洞的 双星 系 统。新研究则显示对宇宙的 上述简单理解是错误的 :大质量双星 很普遍,它们的 生命过程与单星 有着明显区别(原文是双重否定句,与我们的 习惯不符)。

例如在吸血恒星 模式,相对小质量恒星 通过从(大质量)伴星 吸积氢而恢复活力。它的 质量将增加,将比其伴星 活得长,也远长于同质量的 单星 (指增加后的 质量,这类恒星 以超新星 爆发视为生命结束——译注);同时,它的 伴星 被剥夺了外层(转给吸血伴星 了),丧失了变成红超巨星 的 机会,并提前露出炽热的 蓝色核心。如此,遥远星 系 的 恒星 成员看上去就会比实际的 年轻很多:无论是获得物质的 伴星 还是丧失物质的 伴星 ,都变得又热又蓝,就像年轻恒星 一样。因此,知道大质量双星 的 相互作用比例对正确了解遥远星 系 的 性质很重要(注3),详见演化模拟视频:24.7MB

Hugues Sana 总结道:“遥远星 系 给天文学家提供的 唯一信息就是它们的 光。没有对恒星 成分的 假设,我们就无法对这些星 系 下结论,比如它们有多大质量,多年轻。我们的 研究显示,通常假设的 大部分恒星 是单星 的 假设将导致错误的 分析结论。”

要了解这些效应到底有多大的 影响、在多大程度上改变我们对星 系 演化的 认识,需要进一步的 观测研究。双星 模型很复杂,把这些因素都添加到星 系 演化模型中更是需要时间的 。

附注

1、绝大部分恒星 根据它们的 光谱型(颜色)分类,这与它们的 质量和表面温度有关。从最蓝(也是最热或最大质量的 )到最红(最冷或最小质量的 ),最常见的 光谱分类为:O、B、A、F、G、K、M。O型星 的 表面温度超过3万℃,呈灿烂的 艳蓝色;它们的 质量超过15个太阳(质量上限超过100个太阳)。

2、密近双星 的 子星 常常靠得太近,在望远镜中看起来也只是一颗星 。但是,通过光谱仪,天文学家能够研究子星 的 性质。本例中采用的 是VLT上的 紫外和可见光中阶度摄谱仪(UEVS)。光谱仪的 工作原理类似棱镜把阳光折射为彩虹。恒星 大气中的 元素吸收星 光的 特定谱线,形成较暗的 吸收线。当我们观测单星 时,这些吸收线的 位置是固定的 ;但双星 由于互相运动,吸收线的 位置会有微小的 移动(多普勒效应)。通过分析这些线相互的 偏移程度和时间,天文学家能够确定恒星 的 运动和轨道性质,包括它们是否会靠得足够近,以致于发生质量转移甚至双星 合并事件。



PDF中的 O型星 调查表,各项参数依次为:编号,所在星 团编号,主星 /伴星 ,光谱型,互绕周期,子星 质量比,轨道偏心率,数据被引用次数。

3、存在大量吸血恒星 的 事实与以前难以解释的 现象符合得很好:观测发现,大约1/3的 超新星 爆发时,原恒星 的 氢极少。而本次研究中,贫氢超新星 爆发的 比例,与吸血恒星 的 比例很接近。恒星 吸血能很好地解释该现象:在超新星 爆发前,前身星 早就把富含氢的 外层大气转移给了伴星 (恒星 演化后期都会膨胀,外层大气越过两颗恒星 的 引力平衡点就会全数转移给伴星 ;而根据恒星 演化模型,剩余的 大气会继续膨胀,结果继续越过平衡点,加速转移给伴星 。由于伴星 质量增加,转移会越来越快,一般在1万年左右就能完成——译注)。

H.Sana团队的 研究报告已经刊登在2012.7.27出版的 《科学》期刊上,标题:“双星 相互作用支配大质量恒星 的 演化”。


Tags:大质量恒星 双星 合并

责任编辑:gohomeman1

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