天文學家利用一個多世紀觀測數據概述罕見雙星類型U Mon

據外媒報導,天文學家們已經描繪出了RV Tauri變星的最佳圖像,這是一種罕見的雙星類型,其中兩顆恆星–其中一顆接近其生命的盡頭–在一個龐大的塵埃盤內繞軌道運行。它們130年的數據集涵蓋了迄今為其中一個系統收集的光的最大范圍–從無線電到X射線。

天文學家利用一個多世紀觀測數據概述罕見雙星類型U Mon

田納西州納什維爾范德比爾特大學的Laura Vega指出:「在銀河系中只有約300個已知的RV Tauri變星。我們的研究集中在第二亮的U Monocerotis(簡稱U Mon)上,它現在是第一個檢測到X射線的系統。」

U Mon位於距離地球3600光年的麒麟星座。它的兩顆恆星每6年半繞對方公轉一圈,從我們的角度來看,其軌道傾斜了75度。

主恆星是一顆年老的黃色超巨星,其質量大概是太陽的兩倍,但體積卻膨脹到太陽的100倍。它的大氣壓力和溫度之間的拉鋸戰導致它有規律地膨脹和收縮,這些脈動產生了可預測的亮度變化及光的深度和淺傾角的交替變化–這是RV Tauri系統的標志。科學家們雖然對伴星的了解較少,但他們認為它的質量跟主星相似且比主星要年輕得多。

這兩顆恆星周圍的冷卻盤則由主恆星在演化過程中噴射出的氣體和塵埃組成。Vega團隊通過利用夏威夷茂納基亞亞毫米陣列的無線電觀測估算出該圓盤的直徑約為510億英里(820億公里)。科學家們認為,雙星軌道位於一個中心間隙內,這個間隙相當於兩顆恆星最大距離時的距離,即它們相距約5.4億英里(8.7億公里)。

天文學家利用一個多世紀觀測數據概述罕見雙星類型U Mon

當恆星彼此距離最遠時,它們大致跟我們的視線對齊。圓盤部分遮蔽了主光並造成了系統光線的另一種可預測的波動。Vega和她的同事們認為,這是當一顆或兩顆恆星跟圓盤的內緣相互作用會吸走氣體和塵埃流。他們認為伴星將氣體引入自己的圓盤,然後在加熱後產生出X射線的氣體外流。這個模型可以解釋2016年歐航局的XMM -牛頓衛星探測到的X射線。

「XMM的觀測使我們成為第一個在x射線中檢測到的RV金牛座變量,」XMM美國項目科學家、馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心的天體物理學家金姆·韋弗說。「看到地面和太空的多波長測量結合在一起,讓我們對一個長期研究的系統有了新的認識,這是令人興奮的。」

Vega團隊在對U Mon的分析中還將130年的可見光觀測整合其中。

對該系統最早的測量則來自1888年12月25日,由美國變星觀察員協會(AAVSO)收錄。AAVSO是一個由業余和專業天文學家組成的國際網絡,總部設在麻薩諸塞州的劍橋。AAVSO提供了從20世紀40年代中期到現在的額外歷史測量。

研究人員還使用了 Digital Access to a Sky Century @ Harvard(DASCH)編目的存檔圖像。DASCH是劍橋大學哈佛學院天文台的一個項目,其致力於將19世紀80年代至90年代地面望遠鏡拍攝的玻璃攝影板上的天文圖像數位化。

天文學家利用一個多世紀觀測數據概述罕見雙星類型U Mon

U Mon的光之所以會變化一方面是因為主恆星會發生脈動,另一方面是因為每隔6.5年左右圓盤就會遮蔽部分主恆星。結合AAVSO和DASCH的數據,Vega和她的同事發現了一個更長的周期,該系統的亮度大約每隔60年上升和下降一次。他們認為圓盤上的彎曲或團塊導致了它在運行軌道上的額外變化。

這項研究的論文合著者Rodolfo Montez Jr.稱:「這證明了我們對宇宙的認識是如何隨著時間的推移而形成的。」

另一位合著者Keivan Stassun是恆星形成方面的專家,同時還是Vega在范德堡大學的博士導師。他指出,這個演化系統跟新形成的雙星有著許多共同的特徵和行為。兩者都嵌在由氣體和塵埃組成的圓盤中,從這些圓盤中拉出物質並產生氣體流出。在這兩種情況下,圓盤都能形成彎曲或結塊。在年輕的雙星中,它們可能標志著行星形成的開始。

來源:cnBeta