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罕見獵犬座AM型雙星系統或可讓天文學家窺見重力波奧秘
2024-05-02 19:28:32 *
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作者 主題: 罕見獵犬座AM型雙星系統或可讓天文學家窺見重力波奧秘  (閱讀 1420 次)
peter
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« 於: 2013-12-24 10:56:22 »

罕見獵犬座AM型雙星系統或可讓天文學家窺見重力波奧秘
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1159

,由兩顆白矮星組成,且其中一個白矮星還正在掠奪同為白矮星的伴星的物質。天文學家利用錢卓X射線觀測衛星和其他可見光望遠鏡進行觀測,發現兩組雙星系統,未來終將會演變成獵犬座AM型雙星系統,而且當兩白矮星互繞軌道逐漸縮減時,可能會產生時空波紋。

  在20世紀中葉,天文學家在獵犬座(Canes Venatici)發現一顆不尋常的恆星;一年後,天文學家確認這顆編號為獵犬座AM星的恆星其實是由兩顆恆星所組成,正確的說,是由兩顆白矮星所組成,兩星互繞一周僅約18分鐘,並認為這對雙星應該會產生愛因斯坦預測的時空波紋,也就是所謂的「重力波(gravitational wave)」。

  白矮星也是所謂的緻密天體(compact object)其中一種,為類似太陽的恆星演化到末期,核心核融合燃料用盡而無法再提供熱能以抵禦重力收縮時,核心向內收縮至約地球大小而形成白矮星。獵犬座AM型變星是後來陸續發現許多類似獵犬座AM星這樣的白矮星雙星,便以第一個發現的獵犬座AM星為名。這類雙星系統,兩顆子星互繞的公轉週期約1小時,其中有一個最極端的只有5分鐘。相比之下,我們太陽系中繞太陽公轉最快的水星,公轉一圈的時間達88天,地球則是365天,比獵犬AM型雙星真的長了許多。


雖然這類雙星系統已發現近50年了,但問題仍懸而未決:獵犬AM型雙星系統究竟由何而來?根據最新的X射線和可見光觀測,天文學家們或許可以回答了,

因為他們發現兩組雙星系統:J075141(簡寫為J0751)和J174140(簡寫為J1741),可能會演化成獵犬AM型雙星。




 其中,J0751位在麒麟座方向,距離可能為5500光年左右;
 J1741位在天龍座方向,距離可能為3200光年左右。


  圖示,由上至下分別顯示的是這兩個雙星系統現在到未來可能逐漸演變成的模樣。其中最上方的一幅是此系統之現狀,整個雙星系統含有一顆質量只有太陽五分之一的白矮星(畫面右側),和另一顆質量約為前者5倍以上,但反而體積更小、更緻密的白矮星(畫面左側)。當這兩顆白矮星互繞時,會因重力波發散而導致軌道愈來愈緊密,最後到一定距離時,那顆比較小但比較重的白矮星會從它的伴星那兒搶奪物質,如中間那一幅畫面,此時就是獵犬座AM型雙星系統該有的狀態。第三幅畫面顯示:這個搶奪戲碼持續進行,物質累積在較大的白矮星上,約1億年之後引發熱核爆炸



其中一個熱核爆炸的結局是較大白矮星整個被摧毀,即天文學家所稱的Ia型超新星爆炸(Type Ia supernova),可應用於距離測量,是天文學家最愛的量天尺之一。不過,還有另一種可能性是這場熱核爆炸只發生在白矮星表面,白矮星本身並未受到太大傷害,這種狀況下的亮度增加僅有Ia型超新星的1/10而已,天文學家戲稱這種狀況的熱核爆發是「.Ia型超新星(.Ia supernova)」,這類爆發也曾在其他星系中觀測到過,但J0751和J1741卻是首度事先知道它們未來會發生的是.Ia型超新星爆發、而非正式的Ia型超新星爆發的天體。

  利用可見光觀測,天文學家可將這兩顆白矮星分辨開來,並確認了它們的質量。而X射線觀測則可排除J0751和J1741兩雙星系統中含有中子星的可能性;若是雙星中有中子星的話,那麼便會因中子星有磁場而發出強烈X射線和快速自轉等原因,這對雙星最後就不可能形成獵犬座AM型雙星了。

  天文學家之所以對獵犬座AM型雙星感興趣,是因為如上所述,理論預測這種天體是重力波的來源之一。迄今為止,天文學家從來沒偵測到過任何重力波,許多科學家和工程師奮力設計建造眾多儀器,就是想在不久的將來能偵測到重力波;而J0751和J1741的發現,給了科學家們新的期望,或許真的有機會得以一窺宇宙之秘
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