真·陀螺六分鐘互相環繞一圈的雙白矮星

探索 07-30

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通過位於美國亞利桑那州基特峰的茲維基暫現源觀測設備，天文學家們發現了一對迄今為止互相旋轉速度第二快的白矮星系統。

白矮星是由如太陽大小的恆星耗盡壽命時形成的星體。這時，恆星的外圈物質會被剝離，只剩下滾燙且密度極大的內核。由於大部分恆星系統是雙星系統，因而這些恆星死後所形成的白矮星會互相以更快的速度旋轉在更小的軌道上。

如圖所示，太陽這種較小的恆星死亡後會成為白矮星。

Credit：小龍哈勃

最新發現的這個白矮星系統ZTF J1539 5027 是一個極端情況。它們互相環繞一周的時間僅為6.91 分鐘。這個雙星系統非常緊湊，想像一下兩顆白矮星在土星那麼大的空間內追逐嬉戲是何等奇妙的場景。以加州理工學院研究生凱文·伯奇(Kevin Burdge)為首的研究小組於7月24日在《自然》雜誌上公布了這一發現。在文章中，他們指出這個雙星系統將會是LISA引力波探測器(預計2034年發射)的一個理想探測目標。

LISA項目將包含三個探測器，呈三角形在地球公轉軌道上」尾隨「著地球，探測器之間相隔500萬公里。三角形中心-太陽-地球將構成一個20度的夾角。在諸如黑洞相撞等事件中，探測器會因時空的扭曲而擺動。從而三個探測器擺動幅度的差異會得出比地面上更為精確的數據。

Credit：teacherlink

在它們仍是恆星時，兩星之間的距離比現在大很多。雙星系統形成時，一個恆星通常比另一個要大，很少出現質量相仿的「雙胞胎」。這就意味著質量大的恆星會先消耗完燃料(質量越大核聚變更強烈，壽命越短)，而這時質量小的恆星仍保持恆星狀態。這就導致了分享——或者說是搶奪物質，而在搶奪的過程中，兩星之間的距離也隨之拉近。

白矮星與其伴侶恆星搶奪物質概念圖

Credit：比特網

在這新發現中，目前「弟弟」體積只比地球的大一點點，質量卻是太陽的60%。「哥哥」的體型則更臃腫一些，但是質量卻只有「弟弟」的三分之一。通過探測它們輻射出的能量，科學家們還發現這兩顆星還在以每天10英寸的速度接近。

邏輯上看，類似的雙白矮星系統應該很多，我們應該能夠探測到很多這樣雙星系統的引力波，但是迄今為止被確認的寥寥無幾。2034年LISA引力波探測器的升空也許會打破這一僵局。像它的前輩LIGO，曾在2015年探測到黑洞相撞的引力波，LISA也會探測時空中因引力波而產生的漣漪。而LISA能夠探測到更微弱的漣漪，比如這次的雙白矮星系統。而且像J1539這樣的目標可以同時發掘它的引力波和可見光信息。