7月25日消息,据美国《新闻周刊》网站24日报道,美国天文学家在最新一期《自然》杂志撰文称,他们发现了迄今已知宇宙中“运行速度最快的白矮星双星系统”——“ZTF J1539+5027”(以下简称J1539),这一发现或对研究引力波具有重要意义。


白矮星是相对较小、致密的恒星残余物,它们的外层已经脱落,拥有的氢和氦燃料已燃烧大部分,而且,在它们走向生命的终点时会逐渐冷却。银河系中约97%的恒星(包括我们的太阳)将以这种方式结束它们的生命。

美国发现迄今已知宇宙中运行速度最快的白矮星双星系统-贤集网物理光学仪器专题

研究第一作者、美国基特峰国家天文台的洛瑞·艾伦解释称:“白矮星是非常致密的恒星,它们的质量与太阳的质量相当;大小与地球相当,一茶匙白矮星物质重约15吨!”


白矮星双星系统非常罕见,所以科学家对它们知之甚少,但根据这项研究,J1539很特别,因为它的轨道周期很短,仅为6.91分钟。

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科学家们使用位于基特峰国家天文台2.1米望远镜上的新仪器识别出了这种罕见的系统。艾伦补充说:“两颗白矮星的轨道非常接近,所以它们迅速地相互绕行——约每7分钟就会相互绕圈一次!在已知的白矮星双星系统中,这一系统的周期最短。”


研究人员称,这一发现可能对引力波研究产生重要影响。1916年爱因斯坦预测到了引力波的存在,作为其广义相对论的一部分。然而,直到约100年后的2015年,科学家们才首次探测到由两个黑洞相互碰撞产生的引力波。

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艾伦说:“理论预测称,彼此相互靠近的双星系统会一起旋转并发出引力波,这一双星系统将是未来探测引力波的太空任务的最佳目标之一。”


旨在探测引力波的“激光干涉仪太空天线(LISA)”由欧洲领导,预计将于2034年发射。艾伦说:“在LISA时代,我们应该可以探测到成千上万个由双白矮星系统发射出的强大的引力波,而且,也有望探测到其他新奇天体发出的引力波。”


白矮星也被称作为简并矮星,是由简并态物质构成的恒星残留下的核心。白矮星的密度极高,一颗质量与太阳相当的白矮星体积只有地球一般的大小。在白矮星中,质量不会转化成能量,白矮星微弱的光度则来自过去储存的热能。我们所知道的距离最近的白矮星是天狼星B,距离我们大约8。6光年,是天狼星双星较小的一个。目前,在距离太阳最近的百个恒星中,大约有8个白矮星。这种异常微弱的白矮星大约在1910年首次被发现,白矮星的名字则是威廉·鲁伊登(Wiilem Luyten)在1922年所取。

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白矮星被认为是质量不足以形成中子星的恒星演化过程的最后阶段,能够形成中子星的恒星质量大约是10个太阳的质量。这包括银河系中超过97%的恒星。当小型或者中型主序星恒星的氢聚变反应结束后,这样的恒星会由于3氦融合生成碳和氧的过程膨胀成一个红巨星。如果红巨星没有足够大的质量产生融合碳所需要的核心温度(大于10亿K),碳和氧就会在核心堆积起来。


在脱落掉外面数层的气体形成行星状星云之后,留下来的只有核心的部分,这个残骸最终将成为白矮星。因此,白矮星通常都由碳和氧组成。如果形成白矮星的恒星质量在8-10.5个太阳质量之间的话,他的核心温度将高到使碳聚合而无法使氖聚合,在这种情况下就可能诞生氧-氖-镁白矮星。小质量的恒星不能够发生氦聚变,因此,氦白矮星通常在双星系统中因质量损失而形成。


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