是“电灯泡”还是媒人？遥远恒星或助燃爆炸性白矮星双星组合

研究人员发现，高达40%的爆炸性白矮星双星可能形成于三星系统。

有些爱情故事真的就写在了星星上。

一项由加州理工学院（Caltech）领导的新研究发现，一些爆炸性的恒星双星组合可能得益于第三颗更遥远的恒星才得以形成。

这些戏剧性的系统通常包含一颗白矮星 —— 这是像我们的太阳这样的恒星死亡后留下的致密、燃烧殆尽的核心。在紧密的恒星对中，白矮星可以从其伴星吸取物质，引发被称为新星（novae）的强大爆发。

三星系统搅动恒星困境

长期以来，人们认为这些被称为激变变星（cataclysmic variables，简称CVs）的不稳定系统，仅仅是两颗恒星通过共享的气体包层（common envelope）螺旋式靠近而形成的。但实际上，它们的起源可能要归功于一个宇宙“第三者”（cosmic third wheel） —— 它推动内部的双星进入更紧密的轨道。

“我们的结果揭示了CV形成的另一条途径，”该研究的合著者、加州理工学院天文学助理教授卡里姆·埃尔-巴德里（Kareem El-Badry）说。

“有时，潜伏的第三颗恒星是关键，”他说。

为了探索这种可能性，研究人员利用了欧洲航天局（ESA）盖亚任务（Gaia mission）的数据，该任务提供了对整个银河系恒星的精确测量。

他们在所谓的层级三星系统（hierarchical triple-star systems）中识别出了50个CVs。在这种系统中，两颗恒星紧密环绕运行，而第三颗则在远得多的距离上环绕它们。研究小组发现，大约10%的已知CVs属于此类，这个比例高得难以用巧合解释。

为了深入研究，该团队对2000个假想的三星系统进行了计算机模拟。

新起源，旧假设

这些模型表明，在许多情况下，第三颗恒星的引力可以拉伸内部双星的轨道，直到两颗恒星摆动得足够接近，使得潮汐力接管主导，将它们拉近，而无需经历传统的气体包层阶段。

事实上，模拟的CVs中有20%完全无需经历这个包层过程就形成了，而60%的模拟则显示是第三颗恒星启动了导致共享包层的螺旋靠近过程。

“第三颗恒星的引力导致双星拥有一个超高偏心率的轨道，这迫使伴星更靠近白矮星。潮汐力消耗能量，使轨道缩小并变圆，”该研究的主要作者、加州理工学院研究生谢安·沙里亚特（Cheyanne Shariat）说。
“恒星不必通过共同包层螺旋进入。”

当研究人员调整他们的模拟以反映我们银河系中真实的恒星数量分布时，他们得出结论：多达40%的所有CVs可能都是在三星系统中形成的。

这些模拟还提供了哪些三星系统更可能产生激变变星的线索。

一个重要因素是距离。那些最终形成CVs的系统，其初始状态通常是内部恒星对与遥远的第三颗恒星之间间隔很宽，超过100个天文单位（AU）。

一个天文单位（AU）是地球与太阳之间的平均距离。

许多这样的第三颗恒星现在可能过于暗淡或遥远而无法探测到，或者可能已经完全被抛出了系统。

“过去50年，人们一直使用螺旋进入共享包层演化模型（spiral-in common-envelope evolution model）来解释CV的形成，”埃尔-巴德里说。“之前没有人注意到这很大程度上是在三星系统中发生的！”

该研究结果已发表在期刊《太平洋天文学会汇刊》上。

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