許多恒星在生命的末期會膨脹成一顆紅巨星，比如我們的太陽就是這樣，在成為紅巨星之后，它們最終演化成致密的白矮星。白矮星的質(zhì)量和太陽相當(dāng)，但大小卻只與地球差不多。
類似地，如果是一個雙星系統(tǒng)，在它們的演化末期也會成為相互旋繞的白矮星雙星。兩顆靠得非常近的白矮星是非常強的引力波輻射源，雖然天文學(xué)家預(yù)計這樣的系統(tǒng)有很多，但到目前為止，這種系統(tǒng)仍非常難以捉摸。
為了捕捉任何移動、閃爍或亮度發(fā)生了變化的天體，加州理工學(xué)院的茲威基瞬變設(shè)施（ZTF）在每個夜晚都會快速地掃描銀河系的大部分區(qū)域。ZTF是帕洛馬天文臺的一項非常先進(jìn)的巡天技術(shù)，它有一個5.76億像素的大相機，每三個晚上就能對整個天空進(jìn)行一次掃描。
在分析了ZTF的一小部分?jǐn)?shù)據(jù)后，天文學(xué)家在距離地球約8000光年之外發(fā)現(xiàn)了一個閃爍的光點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個光點非常不簡單，它其實是一對相互環(huán)繞的白矮星系統(tǒng)，官方名稱為ZTF J1539+5027。這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的繞行速度最快的“食雙星系統(tǒng)”，這意味著從我們的角度來看，其中一顆白矮星會不斷地從另一顆白矮星前面穿過。通過分析觀測到的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家可以計算出它們的大小、質(zhì)量和軌道周期。
○ ZTF發(fā)現(xiàn)了一對非比尋常的白矮星，名為ZTF J1530+5027，它們大約每6.91分鐘就會相互環(huán)繞一次。較小的那顆白矮星要比地球大一點，質(zhì)量是太陽的60%。它的伴星要更大，但質(zhì)量更小，只有太陽的25%。由于會釋放出引力波，它們的軌道間距每天會收縮26厘米。| 圖片來源：Caltech/IPAC
在夜空中，這對已死亡的雙星系統(tǒng)非常突出，因為它們的信號經(jīng)常重復(fù)，而且是以一種可預(yù)測的方式重復(fù)。過去，人們還無法系統(tǒng)地搜索每分鐘都在變化的天體。但ZTF那足夠大的相機讓我們終于得以做到這一點。
這兩顆新發(fā)現(xiàn)的白矮星都和地球差不多大，其中一顆略小于另一顆，小的那顆也比另一顆更亮一些，它們加在一起的質(zhì)量與太陽相當(dāng)。這兩個天體的軌道非常接近，只有地月球距離的1/5。我們甚至可以將這兩顆繞軌道運行的恒星“塞進(jìn)”土星內(nèi)。它們以每秒數(shù)百公里的速度，每6.91分鐘相互環(huán)繞一次。
研究人員將這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了7月25日的《自然》雜志上，論文的第一作者Kevin Burdge說：“當(dāng)較暗的那顆恒星在更明亮的那顆星前經(jīng)過時，它會阻擋大部分的光線，在ZTF的數(shù)據(jù)中形成了7分鐘的閃爍模式。物質(zhì)正準(zhǔn)備從更大、更輕的那顆白矮星上溢到更小、更重的那顆白矮星上，最終，后者會將更輕的那顆伴星吞并。我們已經(jīng)看到過許多白矮星被它的同伴吞食掉的例子，但是我們很少能捕捉到像這個這樣還處于合并過程中的系統(tǒng)。”
○ 這對”食雙星“每6.91分鐘繞對方一周：當(dāng)較大、較冷的白矮星從較小、較熱的白矮星前面經(jīng)過時，較小的那顆白矮星的光會被擋住。對觀測這一系統(tǒng)的天文學(xué)家來說，這對恒星在日食階段會消失大約30秒。| 圖片來源：Caltech/IPAC
更妙的是，由于ZTF J1539+5027會釋放出引力波，所以兩顆白矮星會越來越靠近，相互環(huán)繞的速度也會越來越快。它們的軌道是如此緊密，以至于軌道周期預(yù)計在短短幾年后就會明顯縮短。Burdge的團(tuán)隊通過將他們的新結(jié)果與過去10年獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，證實了廣義相對論對縮小軌道的預(yù)測。
當(dāng)太空激光干涉儀（LISA）在2034年發(fā)射升空后，就能夠探測到雙白矮星合并輻射出的引力波。屆時。LISA所扮演的角色將與LIGO（激光干涉引力波天文臺）類似。2015年，LIGO首次直接探測到了一對相互碰撞的黑洞產(chǎn)生的引力波，改寫了引力波探測的歷史。而LISA將會在較低的頻率探測引力波。
物理學(xué)教授Tom Prince是這篇論文的一名合著者，他說：“這兩顆白矮星正在合并，因為它們正在發(fā)射引力波。在LISA啟動后的一周內(nèi)，它就能接收到來自這個雙星系統(tǒng)的引力波。到時候，LISA將會在我們的星系中發(fā)現(xiàn)成千上萬個像這樣的雙星系統(tǒng)，但是到目前為止我們知道的只有幾個。而新發(fā)現(xiàn)的這個雙星系統(tǒng)是迄今為止最具特色的一個，因為它具有日食性質(zhì)。”
有時候，這些雙星白矮星會合并成一顆恒星，而有時當(dāng)較輕的白矮星逐漸被較重的白矮星撕碎時，它們的軌道會變得更寬。論文的作者之一James Fuller說：“我們不確定在這種情況下會發(fā)生些什么，但發(fā)現(xiàn)更多這樣的系統(tǒng)將能告訴我們，這些恒星在近距離碰撞中能存活下來的頻率?！?/span>
研究人員希望未來能夠解答的另一個謎題是有關(guān)白矮星的溫度之謎，據(jù)估計，溫度更高的那顆白矮星的溫度約為5萬攝氏度，是太陽的9倍。之所以推測這顆白矮星如此炙熱，是因為它已經(jīng)開始從伴星身上“吞食物質(zhì)”，這是一個會把物質(zhì)加熱到極高溫度的過程，這種“吸積”過程通常與X射線有關(guān)，可研究人員并沒有發(fā)現(xiàn)任何X射線的蹤跡。
Burdge說：“奇怪的是，我們并沒有在這個系統(tǒng)中看到X射線。一種可能性是白矮星上的吸積點（物質(zhì)墜落的區(qū)域）比通常情況下的更大，這就有可能導(dǎo)致發(fā)射出的是紫外線和可見光，而不是X射線?！?/span>
當(dāng)你抬頭仰望星空的時候，如果你恰巧朝著牧夫座的方向看，不要忘了，那里有一個閃爍的光點，那是兩顆死亡雙星在共舞。
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