【前沿新聞】“走丟”600年的星星,被找回來了

科學家利用新的測光方法發現昴星團中的亮星為變星

昴星團是一個年輕的疏散星團,其中有七顆亮星,因此又稱“七姐妹星團”

昴星團是北天著名的年輕疏散星團,年齡約為10億年,包含有上百顆恒星。在郊外晴朗的星空,用肉眼就可以看到它。雖然這個星團距離地球只有500光年的距離,但目前對它的研究還是少之又少。原因竟然因為其中的“七姐妹星”都太亮了!是的,你沒有聽錯,就是因為太亮,各大望遠鏡無法直接觀測他們而得到數據。近期,一個國際天文研究團隊用一種新的測光方法解決了這個難題,并發現七顆亮星的亮度都有周期變化。這項研究工作由來自丹麥奧爾胡斯大學恒星天體物理研究中心的Tim White主導完成,對應成果于2017年8月11日在《皇家天文學會月刊》(MonthlyNotices of the Royal Astronomical Society)上發表(英文原文分享鏈接:https://pan.baidu.com/s/1kUVX6f1)。

文章中研究團隊介紹了“暈環測光法”,可以測量無法直接觀測的亮星。正是使用這種方法對開普勒太空望遠鏡的觀測數據進行分析,研究團隊發現昴星團中的七顆亮星均為變星。其中大多數為脈動變星B型星。這些大質量亮星的亮度變化周期在1到5天之間。對這類恒星了解尚不夠深入,此項工作增加了此類變星的樣本量,有利于今后科學家對這類變星的深度研究。

研究團隊得到七顆亮星亮度(縱坐標)與時間(橫坐標)的變化關系

結果顯示其中的一顆亮星——Maia,與眾不同。它的亮度變化周期約為10天。研究團隊隨后利用丹麥的SONG-Hertzsprung望遠鏡進行了后續觀測,通過對其光譜數據的分析研究表明,Maia的周期變化是由于其大氣層中大塊聚集的化學成分隨著其自轉運動周期出現在觀測視野中造成的。


天文學家們找回了一顆丟失600年的新星

1437年的新星爆發,形成了一個氣泡形的電離氫殼。紅色短線標注了此次發現的新星位置,紅色十字表示根據新星系統運動軌跡推測出1437年它所處的位置。

1437年,在天蝎座的“蝎子”尾巴位置上,一顆星星突然變亮,閃耀了14天后消失了,600年后科學家們在附近的位置上又重新發現了它。這個研究工作于2017年8月30日在《自然》(Nature)上發表(英文原文分享鏈接:https://pan.baidu.com/s/1ge7dqRD)。這次的觀測研究證實了新星系統會在較長的時間后重新爆發。

與超新星不同,新星爆發并不是一個能夠使其前身星消亡的毀滅性事件。在新星系統中,其中的白矮星(類似太陽的恒星歸宿)會從處于氫燃燒階段的伴星中吸收物質。吸收的這些物質——主要是氫——會在其表面積累持續近100,000年,直到達到臨界值。在這個臨界值上,聚集的氫元素包層會突然聚變成氦元素,釋放出大量的能量成為我們看到的新星。本質上就是一次巨大的氫彈爆炸,之后白矮星會比之前亮數十萬倍并持續數日甚至幾個月。

與其機制類似的是Ia型超新星,只是在Ia型超新星中白矮星吸收伴星的速度更快,到達臨界值時會觸發更加劇烈的爆發,使白矮星碎裂。因此超新星會毀滅掉其前身星,新星不會,不僅如此,新星還有可能會在一次爆發后重復吸積過程觸發第二次的新星爆發。此項研究工作便證實了這一點。


研究表明TRAPPIST-1外部行星有可能存在液體水

2017 年 2 月,科學家確認了“TRAPPIST-1”超冷矮星有 7 顆與地球質量相仿的行星,且至少有 3 顆位于宜居帶內。近期,一個國際天文團隊利用哈勃太空望遠鏡檢測,推測出其中位于外側的幾顆行星表面有可能存在液體水。(英文原文分享鏈接:https://pan.baidu.com/s/1jHI2yGY)。

這項研究工作利用 NASA 哈勃太空望遠鏡的成像光譜儀,分析研究了“TRAPPIST-1”系統中各個行星接收到的紫外線輻射量,依此推測行星表面可能蒸發了多少水、還剩下多少。

觀察結果發現,系統最內部的兩顆行星“TRAPPIST-1b”和“TRAPPIST-1c”,于過去 80 億年蒸發的水分含量高達地球海洋的 20 倍,但位于適居帶的外部行星“TRAPPIST-1e”、“TRAPPIST-1f”、“TRAPPIST-1g”只蒸發了 3 倍地球海洋的水量,這表示內部行星的表面可能已經“燒焦”了,但外部行星的地表仍有很大機會存在水,成為生命起源地。

上圖展示了如果我們站在TRAPPIST-1f行星上看到的情景。這顆行星處于潮汐鎖定狀態。潮汐鎖定指的是行星自轉周期與公轉周期一樣,行星與其恒星就像一對手拉手轉圈的舞伴,永遠只能面對面,我們的月亮就處于潮汐鎖定狀態,因此我們永遠看不到月亮的背面。而且TRAPPIST-1的行星系統有一個與太陽系行星系統不同的特點——他們彼此距離很近,因此在一個行星表面可以像我們看到月亮一樣看到其他的行星。

如圖中所示,在TRAPPIST-1f行星上,可以看到行星TRAPPIST-1e (左上方的“月牙”), d (中間的“月牙”) 和 c (d右下方的亮點)。由于距離較近TRAPPIST-1e在天空中如我們的月亮大小,相比之下,TRAPPIST1-c較遠。中間的如太陽一樣的天體便是其中的恒星TRAPPIST-1,看起來有三倍太陽的大小。

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