在浩瀚宇宙里,也会有像人类双胞胎一样的双星,它们不仅大小、体积和质量相同,有时候还会像连体婴儿一样连在一起。
■本报记者 沈春蕾
日前,中国科学院云南天文台研究员钱声帮带领研究小组,发现了两颗大小几乎一样的橙红色K 型星相接在一起,“这是一个名副其实的连体双胞胎双星,并且这对双胞胎‘姐妹’可能至少还有一颗红色的伴星小‘姐妹’。”钱声帮告诉《中国科学报》记者。
发现实则不易
从1992 年起,人们发现的太阳系外行星大约有400 多颗,而这些系外行星几乎围绕单个的母星天体转动。
2009年,以钱声帮为首的研究小组,在室女座天区发现了一颗绕奇特双星转动的大质量系外行星。
这颗巨行星所围绕的母星天体名为室女座QS,位于著名的室女座天区,距离地球157光年,是一颗由热而致密的白矮星(低光度、高密度、高温度的恒星)和较冷的红矮星(比太阳的体积小、温度低,也更加暗淡)组成的双星系统。
2011年,还是钱声帮的研究小组,发现了围绕一颗磁激变双星运转的三颗类木巨行星,该发现的一个重要意义是探讨磁激变双星的形成。
双星,顾名思义是由两颗恒星组成,对于其中一颗来说,另一颗就是“伴星”,相对于其他恒星来说,双星之间的位置很靠近。
钱声帮指出,连体双胞胎双星需要满足以下条件:连在一起,大小、质量和体积一样,在宇宙中这样的连体双星并不多见。
连体双胞胎双星并不是一直都连在一起,钱声帮给出解释,他们发现的狐狸座BI(连体双胞胎双星的名字)是由两颗橙红色K 型星组成的双星系统,两子星约6小时3分钟相互绕转一圈。因此,钱声帮在这6小时3分钟的相遇时刻,截获连体双胞胎双星的数据很难得。
此外,钱声帮团队发现的狐狸座BI(双星名字)与其他质量较大的相接双星相比,具有不同的形成途径,狐狸座BI没有经过任何物质交换,而是通过角动量(描述物体转动的量)损失演化形成相接双星系统,伴星小“姐妹”可能通过角动量转移帮助连体双胞胎“姐妹”星的形成。
2012年8月21日,钱声帮等利用国家天文台兴隆基地的85公分望远镜,获得了狐狸座BI完整的多色光变曲线。
不是仅靠运气
当记者祝贺钱声帮的发现和成果的时候,他却显得很平淡:“我本人关注双星已经20多年,连体双胞胎双星的发现只是时间早晚的问题。”
在一些人眼里,钱声帮很幸运,总能发现连体双星,但他指出,这不是靠运气。“我们一开始并不知道在狐狸座会有连体双胞胎双星,只是在这之前,做了很多关于相接双星的检测和分析研究,并且捕捉到两颗星连接在一起的瞬间。”
记者问了钱声帮一个不是很专业的问题:“是不是您的望远镜长了‘眼睛’,看到别人看不到的东西。”
钱声帮表示,天文研究首先需要了解天体,了解它们的形成、演化和结构,进而探索我们宇宙各种各样的天体,而双星也是一种特殊的天体。中科院的很多天文设备是对全世界开放,每天都有人来使用,也许他们发现了狐狸座的连体双胞胎双星,却没有辨认出来。
“不同人的镜头里看到的是不同的景,我们只是在熟悉的双星领域开展研究,对于双星的变化发现得早,其实科研领域的新突破都是这样产生的。”钱声帮说,“科研是一个时间的积累过程,不是瞬间能有重大发现,有时候需要一段时间甚至长期的积累。”
20年观测分析
从2012年观察到连体双胞胎双星后,钱声帮团队更多地在做分析和整理的工作。比如,团队通过对光变曲线进行分析,发现两个子星的质量非常接近(质量比q=1.037),是一个连体的双胞胎“姐妹”,光变曲线的不对称被解释为稍微大一点的“姐妹”星上存在黑子引起。
这颗双星很薄的公共包层和接近于1的质量比揭示了它是刚演化到相接的双星系统。轨道周期的周期性变化表明,系统中可能存在最小质量为0.3个太阳质量的红色伴星天体,并且还可能存在其他天体。
对于外行人来说,能看到美丽的星空很震撼,但对于钱声帮团队来说,站在望远镜前的观测仅仅是工作的一小部分,更多地是收集并分析观测到的数据。
20年的双星物理研究,不仅让钱声帮积累了很多知识,还发现了一些相关的项目。“天文观测与你选择的目标天体有很大关系,这需要前期大量的调研分析。”钱声帮向记者举例说,“照相机前面的景色是一样的,但有人看到美丽的风景,有人却一无所获。” 站在望远镜前观测的时间并不多,钱声帮团队用更多的时间来阅读材料,进行分析,再观测,再分析。“在天文研究领域,谁都希望从望远镜的圆圈里收获惊喜,却缺乏观测的灵感,而灵感更多来自平时的整理过程。”
物理专业出身的钱声帮在双星物理领域已经干了20年,他并不觉得这样的科研是枯燥的,而认为天体物理学的研究不仅是认识宇宙和了解天体的过程,还提供了一个好的实验环境,为推动物理学研究搭建一个更广的平台。
连体双胞胎双星光变曲线
《中国科学报》 (2013-11-19 第5版 创新周刊)