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星海撈針 四川學者發現21顆極低質量白矮星候選體

發布時間:2022-10-18 21:21:00來源: 四川日報

  原標題:星海撈針 四川學者發現21顆極低質量白矮星候選體(ti)

  10月13日,記者從(cong) 西華師範大學獲悉,該校研究團隊與(yu) 捷克科學院天文研究所和國家天文台合作,利用郭守敬望遠鏡(LAMOST)和歐洲航天局蓋亞(ya) 衛星天體(ti) 測量數據,發現了21顆高置信度的極低質量白矮星候選體(ti) 。該成果已發表在國際知名天文期刊《天體(ti) 物理學報》上。

  極低質量白矮星,是一種具有重要科學價(jia) 值的氦白矮星,其質量一般小於(yu) 0.3個(ge) 太陽質量。它們(men) 的觀測難度非常大,目前已知的極低質量白矮星隻有100多顆。

  這類天體(ti) 有何特別之處?它們(men) 對探索宇宙有何重要性?為(wei) 什麽(me) 說要找到它們(men) 有如“大海撈針”?21顆候選體(ti) 是如何找到的?記者專(zhuan) 訪了論文的第一作者、西華師範大學副研究員王坤。

  夜空中超輕的星,竟然比宇宙還老?

  記者:請您介紹一下,什麽(me) 是白矮星,有我們(men) 熟悉的白矮星嗎?

  王坤:白矮星是一種光度低、密度大、體(ti) 積小、表麵溫度較高的恒星。像太陽這樣的恒星到了“風燭殘年”,就會(hui) 演變成白矮星。由於(yu) 白矮星的內(nei) 部將不再進行任何熱核燃燒過程,隻能依靠消耗殘存的熱量發光,因此它們(men) 將逐漸冷卻變暗,近似於(yu) “油盡燈枯”。

  夜空中最亮的恒星——天狼星,實際上是一個(ge) 雙星,由一顆主序星和一顆白矮星組成,這顆白矮星伴星是已知最大質量的白矮星之一。

  記者:那極低質量白矮星又是什麽(me) 類型的天體(ti) ?它有什麽(me) 特別之處?

  王坤:它們(men) 最特別之處是質量特別小,一般小於(yu) 0.3個(ge) 太陽質量。作為(wei) 一類具有重要科學價(jia) 值的氦核白矮星,極低質量白矮星的形成過程被廣泛研究。目前理論認為(wei) ,單個(ge) 恒星演化很難形成極低質量白矮星。

  因為(wei) 如果它們(men) 要從(cong) 單星演化通道形成的話,其前身星質量必須足夠小。然而我們(men) 知道在太陽金屬豐(feng) 度環境下,小於(yu) 0.95個(ge) 太陽質量的恒星的主序壽命比宇宙年齡都還要大。

  天體(ti) 物理學家們(men) 為(wei) 何對它孜孜以求?

  記者:極低質量白矮星是怎麽(me) 形成的?

  王坤:單個(ge) 天體(ti) 自行演化,很難形成極低質量白矮星。科學家對其來源有過各種推測。現有的觀測資料顯示,幾乎所有的極低質量白矮星都處於(yu) 雙星係統中,其軌道周期從(cong) 幾十分鍾到幾十天,伴星可以是白矮星、中子星或A/F型矮星。

  目前一個(ge) 被廣泛接受的觀點就是——雙星係統的相互作用。在一個(ge) 雙星係統中,一顆恒星被其伴星“襲擊”,或通過別的形式剝離其外部包層物質。經過類似多次雙星演化的物質交換,產(chan) 生了極低質量白矮星。因此對天體(ti) 物理來說,它是檢驗雙星演化理論的重要天體(ti) 。加之極低質量白矮星相較於(yu) 經典的碳氧白矮星,其半徑更大、亮度更高,觀察相對更容易,它的科學價(jia) 值就體(ti) 現出來了。

  記者:聽說它們(men) 還和引力波有關(guan) ?

  王坤:對!這涉及它的另一大研究價(jia) 值。我們(men) 知道,極低質量白矮星,基本處於(yu) 雙星係統中,其伴星也多為(wei) 白矮星或中子星。這樣含有致密伴星的、短軌道周期的極低質量白矮星雙星係統,是重要的連續引力波源,能夠被未來空間引力波探測器探測到。

  引力波我們(men) 可以理解為(wei) 電磁波的“兄弟”,科學家可以通過它來進一步探究和理解宇宙的基本物理規律。

  尋找極低質量白矮星,到底難在哪裏?

  記者:為(wei) 什麽(me) 我們(men) 才隻找出100多顆?

  王坤:由於(yu) 極低質量白矮星質量小,亮度暗,對觀測設備的要求很高。目前已知的極低質量白矮星樣本非常少,僅(jin) 有100多顆,限製了這種極低質量白矮星的深入研究。

  但是,天文學界不乏對此孜孜以求的學者。自2009年起,哈佛-史密鬆森天體(ti) 物理中心沃倫(lun) ·布朗教授領銜的研究團隊,就開展了極低質量白矮星巡天項目,目前已發現的100多顆極低質量白矮星,大多是他們(men) 的成果。

  記者:你們(men) 是用什麽(me) 方法“大海撈針”?

  王坤:廣撒網。必須要強調的是,我們(men) 的發現是基於(yu) 前人的基礎,特別是依賴於(yu) 郭守敬望遠鏡(LAMOST)這個(ge) 重大科技基礎設施。

  我們(men) 和捷克科學院天文研究所和國家天文台合作,將前人基於(yu) 蓋亞(ya) 衛星第二期數據挑選的5762顆極低質量白矮星候選體(ti) ,與(yu) LAMOST第八次光譜巡天數據進行交叉,得到136顆候選體(ti) 的LAMOST低分辨率光譜。

  另外,交叉獲得12顆已知極低質量白矮星的LAMOST低分辨率光譜。然後利用LAMOST光譜測量出目標的大氣參數。通過對比12顆已知極低質量白矮星的大氣參數,研究人員確認了其中6顆極低質量白矮星的性質,從(cong) 而證實了利用LAMOST搜尋和研究這類特殊天體(ti) 的可能性。

  結合蓋亞(ya) 衛星第三期數據和極低質量白矮星的理論演化模型,研究人員獲得21顆高置信度的極低質量白矮星候選體(ti) ,為(wei) 擴充極低質量白矮星的數量奠定了基礎。(四川日報全媒體(ti) 記者 徐莉莎)

(責編:李文治)

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