國家科學基金會基特峰國家天文臺的2.1米望遠鏡使用一種新儀器進行觀測，發(fā)現(xiàn)了迄今為止速度最快的食雙星（白矮星）。這顆快速軌道運行的恒星公轉(zhuǎn)周期只有6.91分鐘，預計將成為未來天基引力波探測器LISA探測到的最強引力波源之一。像太陽這樣的恒星在生命末期膨脹成一顆紅巨星后，最終會演化成一顆致密的白矮星，這顆白矮星質(zhì)量和太陽一樣，被壓縮到與地球相當大小的體積。
類似地，當食雙星演化時，它們可以將其伴星吞沒在紅巨星階段，并螺旋靠近，最終留下一顆接近的白矮星雙星。具有非常緊密軌道的白矮星雙星被認為是引力波輻射的強源。雖然預期這種系統(tǒng)會相對普遍，但事實證明這種系統(tǒng)難以捉摸，迄今只確定了少數(shù)幾個。目前正在帕洛瑪天文臺和凱特峰國家天文臺進行的一項新夜空研究正在改變這種情況。每天晚上，加州理工學院的Zwicky Transient Facility (ZTF)都會用帕洛瑪天文臺的1.22米望遠鏡掃描天空，尋找移動、閃爍或其他亮度變化的物體。
有希望的候選者將在基特峰2.1米望遠鏡上使用一種新的儀器，基特峰2.1米電子倍增演示儀(KPED)，來識別短周期食雙星。電子倍增演示儀用于測量天體光源亮度變化的速度和靈敏度。這種方法導致了ZTF J1539+5027(或簡稱J1539)的發(fā)現(xiàn)，這是一顆白矮星，以目前已知的最短周期(僅6.91分鐘)使雙星黯然失色。這兩顆恒星的軌道非常接近。加州理工學院研究生凱文·伯奇解釋說：當較暗的恒星經(jīng)過較亮恒星前時，它會擋住大部分光線，導致我們在ZTF數(shù)據(jù)中看到的7分鐘閃爍模式。
據(jù)預測，近軌道運行的白矮星會以更近、更快速度螺旋運動，因為系統(tǒng)會通過發(fā)射引力波而損失能量。J1539的軌道是如此緊密，以至于它的軌道周期預計在短短幾年后就會明顯縮短。Burdge團隊通過將新結(jié)果與過去10年獲得的檔案數(shù)據(jù)進行比較，證實了廣義相對論對縮小軌道的預測。J1539是一顆稀有的寶石，它是僅有的幾個已知的引力波源之一，引力波是空間和時間的漣漪，將被未來歐洲太空任務LISA(激光干涉儀太空天線)探測到，預計將于2034年發(fā)射。
LISA將與美國國家科學基金會(National Science Foundation)的陸基LIGO(激光干涉儀引力波觀測站)類似，后者在2015年首次直接探測到一對相互碰撞的黑洞的引力波，創(chuàng)造了歷史。LISA將以較低的頻率探測來自太空的引力波。J1539與LISA非常匹配，J1539的4.8 mHz引力波頻率接近LISA的靈敏度峰值。
基特峰天文臺2.1米望遠鏡是在該地區(qū)建造的第二架大型望遠鏡，自1964年以來一直在持續(xù)運行。它的歷史包括許多重要天體物理學發(fā)現(xiàn)，如類星體光譜中的萊曼-阿爾法森林，星系的第一個引力透鏡，第一顆跳動的白矮星，以及對太陽等恒星雙星頻率的首次全面研究，最新結(jié)果延續(xù)了其歷史悠久的記錄。Kitt Peak國家天文臺主任兼NOAO代理主任Lori Allen說：我們很高興看到2.1米望遠鏡，現(xiàn)在已經(jīng)有50多年的歷史了，仍然是一個強大的發(fā)現(xiàn)平臺。
美國國家科學基金會NOAO項目負責人克里斯·戴維斯說：這些美妙的觀測進一步證明，在現(xiàn)代，尖端科學可以用2.1米等中等大小的望遠鏡進行。值得注意的是，J1539的發(fā)現(xiàn)只使用了預期來自ZTF的數(shù)據(jù)的一小部分。它是在ZTF團隊最初對1000萬顆恒星分析中發(fā)現(xiàn)的，而該項目最終將研究超過10億顆恒星。國家科學基金會負責數(shù)學和物理科學的助理主任安妮·金尼說：ZTF天文學家在上線僅幾個月后就發(fā)現(xiàn)了白矮星以創(chuàng)紀錄的速度相互環(huán)繞，這一發(fā)現(xiàn)將極大地提高我們對這些系統(tǒng)的理解，這是一個尚未到來的驚喜。
博科園｜研究/來自：天文研究大學協(xié)會
參考期刊《自然》
DOI: 10.1038/s41586-019-1403-0
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