研究人员揭示了研究双星系统的新方法

研究人员发现了研究双星系统的新方法

这是一张太阳的照片,用来模拟自透镜双星系统中类太阳恒星的样子。来源:美国国家航空航天局

利用来自开普勒宇宙飞船的数据,研究人员从华盛顿大学确认了第一个“自透镜”双星系统。

一开始看起来像是一颗颠倒的行星,现在却揭示了一种研究双星系统的新方法,这是华盛顿大学的一名学生天文学家发现的。

与华盛顿大学天文学家埃里克·阿戈尔一起工作的博士生伊桑·克鲁斯已经证实了第一个“自透镜”双星系统——在这个系统中,近距离恒星的质量可以通过它对较远伴星的光的放大程度来测量。尽管我们的太阳是独立的,但大约40%的相似恒星都是双子星(两星)或多星系统,以引力舞蹈的形式绕着它们的伴星运行。

克鲁斯的发现证实了1973年一位天文学家的预测,该预测基于当时的恒星演化模型,即这样一个系统应该是可能的。克鲁斯和阿戈尔的一篇论文发表在4月18日的《科学》杂志上

像许多有趣的发现一样,这个发现很大程度上是偶然的。

天文学家发现行星太远,无法直接观察,当一个世界经过或凌日它的主星前,光线变暗。当克鲁斯在双星系统KOI-3278中发现了一些不合理的现象时,他正在寻找其他行星可能在开普勒太空望远镜的数据中错过的凌日现象。

“我发现了一颗基本上颠倒了的行星,”克鲁斯说。“你通常预计的是这种亮度下降,但你在这个系统中看到的基本上是完全相反的——它看起来像反凌日现象。”

位于天琴座的锦鲤-3278的两颗恒星距离地球约2600光年(一光年相当于5.88万亿英里),它们每88.18天绕地球运行一圈,轮流离地球更近。它们相距约4300万英里,大致相当于水星与太阳的距离。的白矮星它是一颗被认为处于生命最后阶段的冷却恒星,大小与地球差不多,但质量是地球的20万倍。

光线的增加,并不是克鲁斯认为他会看到的下降,而是白矮星通过引力透镜,像放大镜一样,弯曲和放大来自更远的邻居的光线。

“基本的想法相当简单,”阿戈尔说。“重力会扭曲空间和时间,而当光向我们传播时,它实际上会发生弯曲,改变方向。所以,任何有引力的物体——任何有质量的物体——都像放大镜一样,”尽管它很弱。“你真的需要很远的距离才能有效使用。”

“在这种情况下,最酷的事情是,透镜效应如此强大,我们可以用它来测量离我们更近的白矮星的质量。现在不是下降而是通过引力放大而变亮。”

这一发现改进了2013年加州理工学院的一项研究,该研究发现了一种类似的自透镜效应,抵消了光线的增亮,因为被研究的两颗恒星距离更近。

“这个系统的影响要大得多,”阿戈尔说。“距离越大,效果越好。”

引力透镜是天文学中一种常用的工具。它已经被用来探测遥远恒星周围的行星银河系它是最早用来证实爱因斯坦广义相对论的方法之一。银河系中的透镜现象,就像这样,被称为微透镜现象。

但到目前为止,这一过程只在附近和遥远恒星的短暂情况下使用过,没有任何其他联系,它们恰好对齐,然后再次分道扬镳。

“这种可能性真的不大,”阿戈尔说。“当这两颗恒星穿过银河系时,它们就再也不会回来了,所以你只要看到这种微透镜效应,它就永远不会重复。但在这种情况下,由于恒星绕着彼此旋转,它每88天重复一次。”

天文学家说,白矮星对天文学很重要,被用作星系年龄的指示器。白矮星基本上是恒星燃烧后的余烬,随着时间的推移,白矮星会以特定的速度冷却。有了这个透镜,天文学家可以更精确地了解它的质量和温度,后续的观测可能会得出它的大小。

通过扩大他们对白矮星的了解,天文学家离了解银河系的年龄又近了一步。

“这对一个研究生来说是一个非常重要的成就,”Agol说。

两人都在寻求时间来利用哈勃太空望远镜更详细地研究KOI-3278,看看开普勒的数据中是否还有其他这样的恒星系统等待被发现。

“如果每个人都错过了这一个,那么可能还有更多的人都错过了,”克鲁斯说。

这项研究得到了国家科学基金会(#AST 0645416)的资助美国国家航空航天局(# 12 - oss12 - 0011)。

出版: Ethan Kruse & Eric Agol,“KOI-3278:自透镜双星系统”,《科学》2014年4月18日第344卷第1期。6181页。275 - 277;DOI: 10.1126 / science.1251999

研究的PDF副本:KOI-3278:自透镜双星系统

图片:美国国家航空航天局

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