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在星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)的第一對(duì)白矮星-主序星雙星為恒星演化提供了新的視角

星團(tuán)


在星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)的第一對(duì)白矮星-主序星雙星為恒星演化提供了新的視角


這張來(lái)自ALMA望遠(yuǎn)鏡的圖像顯示了恒星系統(tǒng)HD101584和圍繞雙星系統(tǒng)的復(fù)雜氣體云 。這是一對(duì)恒星在最后時(shí)刻共享一個(gè)共同外層的結(jié)果 。來(lái)源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO） ， Olofsson等人/Robert Cumming
據(jù)多倫多大學(xué)：多倫多大學(xué)的天文學(xué)家在年輕的星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了第一對(duì)白矮星和主序星——“死”的殘骸和“活”的恒星 。在《天體物理學(xué)雜志》發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，這一突破為恒星演化的極端階段提供了新的見(jiàn)解，這也是天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一 。
科學(xué)家們現(xiàn)在可以開(kāi)始彌合雙星系統(tǒng)最早和最后階段之間的差距——兩顆圍繞共同重心運(yùn)行的恒星——以進(jìn)一步了解恒星是如何形成的，星系是如何演化的，以及元素周期表上的大多數(shù)元素是如何產(chǎn)生的 。這一發(fā)現(xiàn)也有助于解釋超新星爆炸和引力波等宇宙事件，因?yàn)楹幸活w或多顆致密死恒星的雙星被認(rèn)為是這種現(xiàn)象的起源 。
大多數(shù)恒星存在于雙星系統(tǒng)中 。事實(shí)上，幾乎一半與太陽(yáng)相似的恒星至少有一顆伴星 。這些成對(duì)的恒星通常大小不同，其中一顆恒星的質(zhì)量通常比另一顆大 。盡管人們可能會(huì)傾向于假設(shè)這些恒星以相同的速度演化，但質(zhì)量較大的恒星往往壽命較短，并且比質(zhì)量較低的恒星更快地經(jīng)歷恒星演化階段 。
在恒星接近其生命末期的階段，它將在我們所說(shuō)的紅巨星或漸近巨星分支階段膨脹到其原始大小的數(shù)百或數(shù)千倍 。在緊密的雙星系統(tǒng)中 ， 這種膨脹是如此劇烈，以至于垂死恒星的外層有時(shí)會(huì)完全吞噬它的伴星 。天文學(xué)家將此稱為共同的包絡(luò)相位 ， 因?yàn)閮深w恒星都被包裹在相同的物質(zhì)中 。
共同包絡(luò)相位仍然是天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一 。科學(xué)家們一直在努力了解恒星在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期螺旋式地聚集在一起是如何影響恒星隨后的演化的 。這項(xiàng)新研究可能會(huì)解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán) 。
恒星死亡后留下的殘骸是被稱為白矮星的致密物體 。找到這些包含“死”恒星殘骸和“活”恒星（也稱為白矮星主序星雙星）的后共同包絡(luò)系統(tǒng)，為研究恒星演化的這一極端階段提供了一種獨(dú)特的方法 。
“雙星在我們的宇宙中起著巨大的作用，”主要作者、多倫多大學(xué)大衛(wèi)·a·鄧?yán)仗煳膶W(xué)與天體物理學(xué)系的研究生Steffani Grondin說(shuō) 。“這一觀測(cè)樣本標(biāo)志著我們追蹤雙星完整生命周期的關(guān)鍵第一步，并有望限制恒星演化中最神秘的階段 。”
研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)分析來(lái)自三個(gè)主要來(lái)源的數(shù)據(jù)：歐洲航天局的蓋亞任務(wù)——一臺(tái)研究了銀河系中超過(guò)10億顆恒星的太空望遠(yuǎn)鏡——以及2MASS和Pan-STARRS1調(diào)查的觀測(cè)結(jié)果 。這個(gè)組合數(shù)據(jù)集使團(tuán)隊(duì)能夠在具有與已知白矮星主序列對(duì)相似特征的星團(tuán)中搜索新的雙星 。
盡管這些類型的二元系統(tǒng)應(yīng)該很常見(jiàn)，但它們很難找到，在這項(xiàng)研究之前，只有兩個(gè)候選者在集群中得到證實(shí) 。這項(xiàng)研究有可能將38個(gè)星團(tuán)中的雙星數(shù)量增加到52個(gè) 。
由于這些星團(tuán)中的恒星被認(rèn)為是同時(shí)形成的，因此在疏散星團(tuán)中找到這些雙星可以讓天文學(xué)家限制系統(tǒng)的年齡，并追蹤它們從共同包絡(luò)條件之前到共同包絡(luò)后階段觀測(cè)到的雙星的完整演化 。
“機(jī)器學(xué)習(xí)的使用幫助我們識(shí)別了這些獨(dú)特系統(tǒng)的清晰特征，而這些特征是我們僅靠幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)無(wú)法輕易識(shí)別的，”合著者、多倫多大學(xué)David a.Dunlap天文學(xué)與天體物理學(xué)系和統(tǒng)計(jì)科學(xué)系的教授Joshua Speagle說(shuō) 。“它還使我們能夠在數(shù)百個(gè)星團(tuán)中自動(dòng)搜索，如果我們?cè)噲D手動(dòng)識(shí)別這些系統(tǒng)，這項(xiàng)任務(wù)是不可能的 。”
“它確實(shí)指出了我們的宇宙中有多少東西隱藏在顯而易見(jiàn)的地方 ， 仍在等待被發(fā)現(xiàn) ， ”合著者、多倫多大學(xué)大衛(wèi)·a·鄧?yán)仗煳膶W(xué)與天體物理學(xué)系教授瑪麗亞·德魯特說(shuō) 。“雖然有很多這類二元系的例子，但很少有人有充分繪制其進(jìn)化歷史所需的年齡限制 。雖然還有大量工作要證實(shí)和充分描述這些系統(tǒng)，但這些結(jié)果將對(duì)天體物理學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生影響 。”
包含致密物體的雙星系統(tǒng)也是被稱為Ia型超新星的極端恒星爆炸的前身，這種合并會(huì)導(dǎo)致引力波，引力波是時(shí)空中的漣漪 ， 可以通過(guò)激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO）等儀器檢測(cè)到 。隨著該團(tuán)隊(duì)使用雙子座、凱克和麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)和測(cè)量這些雙星的特性，這個(gè)目錄最終將揭示我們宇宙中許多難以捉摸的瞬態(tài)現(xiàn)象 。