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英國紅外望遠鏡發現4對「不可能存在」的密近雙星

一組Wide Field Camera (WFCAM) Transit Survey研究團隊的天文學家Bas Nefs等人,利用位在夏威夷的3.8米英國紅外望遠鏡(United Kingdom Infrared Telescope,UKIRT)發現4對軌道週期極短的密近雙星,每對雙星的子星們互繞的軌道週期不滿4小時。在此之前,天文學家們一直認為這樣的密近雙星是不可能存在的,但這個新發現顯然打破了先前的想法。

銀河系中約有半數左右的恆星屬於兩顆恆星會互相環繞的雙星系統,而不是像太陽這樣的單星。雙星系統裡的成員們是一起誕生的,且相距不遠而受到彼此重力吸引,因而從誕生之後便開始互繞的命運。天文學家先前認為:如果雙星系統裡的兩顆子星靠得太近時,會很快地合而為一,形成一顆更大的恆星。過去30年間,許多觀測結果都支持這個理論,因為他們從未發現過軌道週期短於5小時的雙星系統。

雖然紅矮星是銀河系中最普遍的恆星,但因在可見光波段裡不甚明亮,因此從未被一般巡天計畫當作主要探尋對象。但WFCAM)Transit Survey研究團隊專門搜尋紅矮星雙星系統,其子星多為質量僅及太陽的數十分之一、光度僅為太陽千分之一的低質量恆星。UKIRT過去5年內固定以廣角相機(Wide-Field Camera,WFC)監測數十萬顆恆星在紅外波段的亮度變化,其中包含多達數千顆的紅矮星。當時這個低溫恆星的巡天計畫,主要目的是想透過凌日法研究系外行星和低溫恆星的性質。

然而,這個巡天計畫卻帶來意外的驚喜:他們發現4對紅矮星雙星,其軌道週期明顯短於5小時這個「雙星公轉週期最小極限」;其中一對由兩顆光譜型為M4的紅矮星組成的雙星,軌道週期甚至只有2.5小時左右。如果按照先前的理論,這些雙星應該是不可能存在的。

既然在恆星形成早期,恆星的體積會逐漸縮減,那麼這類緊密雙星的存在,意味著它們的軌道也應該會在誕生後隨時間而縮減,不然早該撞在一起、合併成一顆星了。但是,天文學家們並不清楚它們的軌道何以能縮減得這麼多?其中一個可能的答案,就是低溫恆星組成的雙星系統其實遠比先前認為的還活躍。當它們一邊互繞、一邊互相接近時,子星間的磁力線彼此糾纏扭曲,透過恆星風而產生許多閃焰爆發或星斑等活動。強烈的磁場活動像是煞車一般,讓雙星間彼此靠近的動作慢了下來,不致於很快地就合併成一顆更大的恆星。

這些天文學家們希望透過這樣的紅矮星雙星研究,能更進一步瞭解紅矮星的活動與磁場等性質,以及它們在銀河系中存在的環境。

資料來源:UKIRT discovers ‘impossible’ binary stars[2012.07.05]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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