天文学家突破性地发现了年轻星团中的双星系统

多伦多大学（U.T. University of Toronto）的研究人员取得了一项突破性发现：在年轻星团中首次发现了成对的白矮星--"死亡"恒星残骸和主序星--仍然"活着"的恒星。 这一发现于11月15日发表在《天体物理学报》（Astrophysical Journal）上，它揭示了恒星演化的一个关键阶段，并解决了天体物理学的一个未解之谜。

这幅由 ALMA 望远镜拍摄的图像显示了恒星系统 HD101584 和围绕双星的复杂气体云。 这是一对恒星在最后时刻共享一个共同外层的结果。 资料来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），Olofsson 等人，鸣谢： 罗伯特-卡明

这一发现有助于弥合双星系统--由共同引力轨道束缚的两颗恒星--最早和最后阶段之间的差距。 对这些系统的了解有助于我们进一步了解恒星是如何形成的，星系是如何演化的，以及构成宇宙的元素是如何产生的。 此外，这些通常包括一个或多个紧凑残余物的双星可能是解释超新星爆发和引力波等宇宙现象的关键。

大多数恒星都存在于双星系统中。 事实上，在所有与太阳相似的恒星中，有近一半至少有一颗伴星。 这些成对的恒星通常大小不一，其中一颗恒星的质量通常比另一颗大。 虽然人们可能会认为这些恒星的进化速度相同，但质量较大的恒星往往寿命较短，经历的恒星进化阶段也比质量较小的伴星快得多。

在恒星生命即将结束的阶段，它的体积会膨胀到原来的数百或数千倍，这就是我们所说的红巨星或渐近巨枝阶段。 在近双星系统中，这种膨胀是如此剧烈，以至于垂死恒星的外层有时会完全吞噬它的伴星。 天文学家将此称为共同包膜阶段，因为两颗恒星都被包裹在相同的物质中。

共同包膜阶段仍然是天体物理学中最大的谜团之一。 科学家们一直在努力理解恒星在这一关键时期的螺旋运动如何影响恒星的后续演化。 这项新研究或许能解开这个谜团。

本文第一作者、多伦多大学研究生 Steffani Grondin 在智利拉斯坎帕纳斯天文台观测白矮星-主序双星时在一台麦哲伦望远镜前留影。 图片来源：Steffani Grondin

恒星死亡后留下的残余物是被称为白矮星的紧凑天体。 发现这些同时包含"死"恒星残骸和"活"恒星的后共包层系统--又称白矮星-主序双星--为研究恒星演化的这一极端阶段提供了一种独特的方法。

"双星在我们的宇宙中扮演着巨大的角色，"主要作者、德克萨斯大学戴维-A-邓拉普天文学与天体物理学系研究生斯蒂芬妮-格隆丁（Steffani Grondin）说，"这个观测样本标志着我们迈出了关键的第一步，让我们能够追踪双星的完整生命周期，并有望让我们制约恒星演化中最神秘的阶段。"

研究人员使用机器学习来分析来自三个主要来源的数据： European Space Agency的Gaia任务--一个研究了银河系中十亿多颗恒星的太空望远镜--以及来自2MASS和Pan-STARRS1巡天观测的数据。 这个组合数据集使研究小组能够在具有与已知白矮星-主序对相似特征的星团中寻找新的双星。

尽管这些类型的双星系统应该非常常见，但要找到它们却很困难，在这项研究之前，只有两个候选者在星团中得到确认。 这项研究有可能将这一数字增加到 38 个星团中的 52 个双星。 由于这些星团中的恒星被认为都是同时形成的，因此在开放星团中发现这些双星可以让天文学家确定这些系统的年龄，并追踪它们从共同包层条件之前到共同包层后阶段观测到的双星的整个演化过程。

"机器学习的使用帮助我们识别出了这些独特系统的清晰特征，而这些特征是我们仅凭几个数据点无法轻易识别出来的，"合著者、T大学David A. Dunlap天文学及天体物理学系和统计科学系教授Joshua Speagle说，"它还让我们能够在数百个星团中自动搜索，如果我们试图手动识别这些系统，这是不可能完成的任务。"

"这指出了我们的宇宙中有多少东西隐藏在众目睽睽之下--仍在等待着被发现，"合著者玛丽亚-德鲁特（Maria Drout）说，她也是麻省理工大学戴维-邓拉普天文学与天体物理学系的教授。"虽然有很多这类双星系统的例子，但很少有必要的年龄约束条件来全面绘制它们的演化历史。 虽然还有很多工作要做，以确认和全面描述这些系统，但这些结果将对天体物理学的多个领域产生影响。"

包含紧凑天体的双星也是一种被称为Ia型超新星的极端恒星爆炸的原生体，也是引起引力波的合并的原生体，引力波是时空中的涟漪，可以被激光干涉仪引力波天文台（LIGO）等仪器探测到。 随着研究小组利用来自双子座、凯克和麦哲伦望远镜的数据来确认和测量这些双星的特性，这份星表最终将揭示我们宇宙中许多难以捉摸的瞬变现象。

编译自/ScitechDaily