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    褐矮星能阻止恒星演化?

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      爱因斯坦

      重叠双星系统在我们的宇宙中是比较常见的。对于漫不经心的观察者来说,这些系统看起来像一颗恒星,但实际上是由两颗围绕在一起的恒星组成的。对这些系统的研究为天文学家提供了一个直接测量这些系统的基本属性(即质量和半径)的机会。

      褐矮星能阻止恒星演化?

      一组巴西科学家观察到一个由白矮星和褐矮星伴星组成的双星系统。图片版权:FAPESP

      最近,一组巴西天文学家在银河系中观察到一种罕见的景象,一种由白矮星和一颗低质量的褐矮星组成的黄道双星。更不寻常的是,白矮星的生命周期似乎过早地由它的棕矮星同伴缩短了,这导致了它的早期死亡,它慢慢地将物质和“饥饿”的物质吞噬掉。

      这项研究的详细内容名为“HS 2231+ 2441:一个由低质量的白矮星和褐矮星组成的HW Vir系统”,最近发表了《皇家天文学会月报》。该研究小组由来自圣保罗大学天文研究所、地球物理学和大气科学研究所(iagususp)的博士后研究员莱昂纳多·安德拉德·德·阿尔梅达(Leonardo Andrade de Almeida)领导,他和国家空间研究所(MCTIC)以及州立大学(Feira de Santana)的成员一起。

      褐矮星能阻止恒星演化?

      Pico dos Dias观测天文台,图片:IAC

      研究小组使用巴西的Pico dos Dias天文台在2005年至2013年间对双星系统进行了观测。然后这些数据与来自威廉·赫歇尔望远镜(William Herschel望远镜)的信息结合在一起,后者位于拉帕尔马岛(La Palma)的观测台上。这个系统被称为“HS 2231+ 2441”,由一颗白矮星和一颗褐矮星组成。

      白矮星,是中间或低质量恒星的最后阶段,本质上是恒星耗尽了氢和氦燃料,并将其外层吹散后剩下的部分。另一方面,褐矮星是一颗恒星的天体,它的质量介于恒星和行星之间。在同一系统中发现由两个物体组成的二元系统,是天文学家们每天都看不到的东西。

      正如Leonardo Andrade de Almeida在FAPESP新闻稿中解释的那样,“这种低质量的双星相对少见。到目前为止,只有几十人被观察到。这个特殊的一对由百分之三十到二十的白矮星太阳的质量- 28500 K(28227°C;50840°F)- – -在棕矮星34-36倍木星。这使得HS 2231+ 2441是迄今为止研究的最小的双星系统。

      褐矮星能阻止恒星演化?

      一个重叠的双星系统概念图,图片:ESO/L. Calçada.

      在过去,主要的(白矮星)是一颗正常的恒星,它比它的同伴进化得更快,因为它更大。一旦它耗尽了氢燃料,它就形成了一个燃烧的核心。在这一点上,这颗恒星正在成为一颗红巨星,这就是当类太阳恒星离开主序列阶段所发生的事情。这将以大规模的扩张为特征,其直径超过1.5亿公里(9320万英里)。

      在这一点上,Almeida和他的同事得出结论,它开始与次级(棕矮星)进行引力作用。与此同时,棕矮星开始被主要的大气层所吸引和吞噬(即它的包膜),这导致它失去了轨道角动量。最终引力的强大力量超过了将这个包膜固定在它的恒星上的引力。

      一旦发生这种情况,主恒星的外层开始被剥离,暴露它的氦核,并向褐矮星发送大量物质。由于这种质量的丧失,残余物实际上已经死亡,成为白矮星。然后这个棕矮星开始绕白矮星的主轨道运行,轨道周期只有3个小时。

      阿尔梅达解释说:这转移的质量更大质量恒星,主要的对象,其伴侣这是二次对象,非常暴力和不稳定,它持续了很短的时间内…现在是一个棕矮星,还必须获得一些物质共享其包络的主要对象,但不足以成为一颗新星。

      褐矮星能阻止恒星演化?

      颗褐矮星绕着白矮星旋转的概念图?图片:ESO

      这种情况与天文学家在研究双星系统WD 1202- 024时所注意到的类似。在这里,一个褐矮星的同伴被发现绕着白矮星的主轨道运行。更重要的是,负责这一发现的研究小组指出,当这颗褐矮星进入它的红巨星分支(RGB)阶段时,它很可能会靠近白矮星。

      在这一点上,褐矮星剥离了其大气的主要部分,露出了白矮星的残核。同样主恒星与棕矮星的相互作用导致过早的恒星死亡。事实上,两项这样的发现在短时间内就发生了,这是相当偶然的。考虑到宇宙的年龄大约有138亿年的历史),死亡的天体只能在双星系统中形成。

      在银河系中,大约有50%的低质量恒星是二元系统的一部分,而高质量恒星几乎只存在于二元双星系中。在这些情况下,大约四分之三的人会以某种方式与伴侣进行交流——交换质量,加速他们的旋转,最终合并。

      正如阿尔梅达指出的那样,对这种二元系统的研究和类似的研究可以帮助天文学家了解像白矮星这样的热、致密的物体是如何形成的。“双星系统提供了一种直接测量恒星主要参数的方法,即它的质量,这就是为什么双星系统对我们理解恒星生命周期至关重要。

      直到最近几年,才发现了低质量的白矮星。找到与棕矮星共存的双星系统——本质上是失败的恒星——是另一个罕见的发现。但是随着每一个新的发现,研究宇宙的可能性范围的机会增加了。

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