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科研成果

相接型密近双星研究获系列重要进展


时间:2017-01-23 作者:admin 来源:


相接双星是两颗类太阳恒星在主序阶段就相接在一起,并拥有对流公共包层的强相互作用双星系统。相接双星不仅拥有复杂的结构和极强的相互作用,同时也是产生许多特殊天体物理过程的源泉。其形成演化和活动规律等一直是恒星物理研究领域中的难题和热点。云南天文台钱声帮研究员领导的研究团队利用兴隆基地2.16米、85厘米等望远镜对目标进行观测,通过分析观测数据,探讨其形成演化和活动规律等,并寻找其外围的伴星天体。

研究课题取得了以下重要成果:

1) 发现首例稳定的红矮星相接双星

宇宙中80%以上的恒星是红矮星,然而这种数量最多的恒星能否像其它类型的恒星一样相接在一起并拥有一个公共包层而形成相接双星,是这一研究领域存在的未解决难题。SDSSJ001641-000925是2011年发现的短周期食双星系统,两颗红矮星每4小时46分钟相互绕转一周。美国的Davenport博士等后续的测光和光谱观测与研究发现它是首例红矮星相接双星。同时,这些作者也指出这颗双星的轨道在快速收缩,是一颗动力学不稳定的双星系统,并将合并成一颗快速自转的单星。为了研究这颗双星的轨道性质,从2011年9月起云南天文台钱声帮研究员领导的研究团队利用兴隆2.16米望远镜等设备对这颗星进行了3年多的监测,发现SDSSJ001641-000925的轨道不存在快速的收缩,揭示了它是首例稳定的红矮星相接双星系统,两子星拥有一个对流的公共包层。他们还发现这颗双星掩食信号到达地球的时间呈现出周期为5.7年、变幅为3.7分钟的周期性变化,表明系统中存在质量约为0.14倍太阳质量的红矮星第三天体,是一个由三颗红矮星组成的特殊三星系统。伴星天体到中心双星的距离约为2.8AU(1AU为地球到太阳的距离)。这些发现表明,红矮星第三天体通过角动量转移驱使红矮星相接双星的形成,对研究恒星早期的形成和恒星间的相互作用具有重要意义。

 

图 1 稳定的红矮星相接双星SDSS J001641及其近距离的红矮星第三天体

2) 发现首例连体双胞胎双星,对现有的相接双星理论提出挑战。

狐狸座BI是由两颗橙红色K 型星组成的双星系统,两子星约6小时3分钟相互绕转一圈。2012年8月21日钱声帮等利用国家天文台兴隆基地的85厘米望远镜获得了该星完整的多色光变曲线(下图给出了BVRI波段的四色光变曲线)。通过对光变曲线进行分析,发现它是两子星均充满洛希瓣且具有一个很薄的对流公共包层的相接双星(图 2给出了相位为0.25、0.5、0.75和0.0时双星的几何结构)。两个子星的质量非常接近(质量比q=1.037),是一个连体的双胞胎姐妹。光变曲线的不对称被解释为稍微大一点的姊妹星上存在黑子引起。这颗双星很薄的公共包层和接近于1的质量比揭示了它是刚演化到相接的双星系统。轨道周期的周期性变化表明系统中可能存在最小质量为0.3个太阳质量的红色伴星天体,并且还可能存在其它天体。这些特性表明狐狸座BI与其它质量较大的相接双星具有不同的形成途径,是一颗没有经过任何物质交换,通过角动量损失演化而来的相接双星系统。伴星小姐妹可能通过角动量转移帮助了连体双胞胎姐妹星的形成。 

 

图 2 连体双胞胎双星狐狸座BI的亮度变化曲线及其相应的几何结构

研究成果有着重要的影响:

1)有关SDSS J001641的研究结果在国际学术期刊美国天体物理杂志通讯《The Astrophysical Journal Letters》上发表,被科学网、光明网、和讯网、环球网和科技世界网等多家媒体进行报道。

2)狐狸座BI的研究成果2013年11月在国际著名学术期刊The Astrophysical Journal Supplement Series上发表,被中国日报网、科学网、中新网、港澳台新闻、中国天文科普网、光明网、人民网、央广网和中国青年网等多家媒体进行新闻报道。

相关论文列表:

[1] BI Vulpeculae: A Siamese Twin with Two Very Similar Cool Stars in Shallow Contact. Qian, S.-B.; Liu, N.-P.; Li, K.; He, J.-J.; Zhu, L.-Y.; Zhao, E. G.; Wang, J.-J.; Li, L.-J.; Jiang, L.-Q. The Astrophysical Journal Supplement, 2013, Volume 209, Issue 1, article id. 13, 8 pp.

[2] SDSS J001641-000925: The First Stable Red Dwarf Contact Binary with a Close-in Stellar Companion. Qian, S.-B.; Jiang, L.-Q.; Fernández Lajús, E.; Soonthornthum, B.; Zhu, L.-Y.; Zhao, E. G.; He, J.-J.; Liao, W.-P.; Wang, J.-J.; Liu, L.; and 4 coauthorsThe Astrophysical Journal Letters, 2015, Volume 798, Issue 2, article id. L42, 4 pp.

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