發現罕見雙星系統

2022-07-08 15:07:39
近日,由清華大學天文系祝偉教授牽頭的國際團隊發現了兩個罕見的恒星系統。這類系統由兩顆相互繞行的中央恒星組成,被一個不尋常的氣體和塵埃盤所包圍,且該盤與中央恒星的軌道成一定角度。

KH 15D.png

圖為一個雙星系統和被扭曲的環繞雙星的氣體盤。在每個雙星的軌道周期中,雙星中的一顆恒星就會從圓盤后面經過從而被氣體盤所遮擋。

圖片來源:邁克爾•本(Michael Poon),多倫多大學;薩爾•羅瑟(Sahl Rowther)等人,華威(Warwick)大學。

由于雙星及其原行星盤是從同一個巨大的旋轉星云中凝聚而成,因此該盤通常與恒星的軌道位于同一平面上——就像太陽系中大多數行星和衛星的軌道位于同一平面上一樣。但是存在一類罕見的雙星系統,其中環繞雙星的氣體盤與恒星的軌道平面成一定角度。由于這種傾斜,原行星盤會像陀螺一樣擺動,這種運動稱為“進動”。當它們“進動”時,原行星盤在我們和恒星之間移動,以數十年為單位,導致中心恒星的光變暗。雙星的總亮度會發生周期性的變化,產生一種獨特的光變曲線。在這項研究之前,Kearns Herbst 15D (KH 15D)是已知唯一具有這些特性的系統。

祝偉團隊新發現的兩個天體被命名為Bernhard-1和Bernhard-2,這是為了體現伯恩哈德(Bernhard)的原始貢獻。茲威基瞬變設施(ZTF)的儀器每兩天對整個北方天空進行一次巡視,為無數天體研究提供長時間的數據。業余天文學家克勞斯·伯恩哈德(Klaus Bernhard)在分析來自ZTF的數據時,發現了兩個類似KH 15D的候選者。他和多倫多大學的邁克爾·本(Michael Poon)和扎亞齊(J. J. Zaazzi)博士以及祝偉共享了他的發現內容,隨后三位學者對KH 15D進行了詳細分析。經過進一步的調查和觀測,證實Bernhard發現的系統確實是KH 15D類系統的有力候選者。

Bernhard-1和Bernhard-2的光變曲線下降到其峰值亮度的一小部分——前者每192天里有112天處于變暗的狀態,而后者每62天里有20天處于變暗的狀態。從地球上看,這些下降表明每個雙星中的一顆恒星正在圓盤后面移動。當恒星重新出現時,系統的亮度恢復正常。由于原行星盤是行星的發源地,因此發現這種稀有而奇特的系統對于我們了解行星形成具有重要意義。

7月4日,關于發現雙星系統的雙星系統的發現成果以題為“來自茲威基瞬變設施的兩個類似KH 15D的天體系統”(Two Candidate KH 15D–like Systems from the Zwicky Transient Facility)的研究文章在線發表于《天體物理學雜志快報》(Astrophysical Journal Letters)。

祝偉牽頭帶領的團隊成員包括兩位歐洲業余天文學家以及來自加州理工學院、紫金山天文臺、多倫多大學和北京大學的研究人員,清華大學天文系2017級博士研究生臧偉呈和2018級博士研究生干天君也參與其中。

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