天文爱好者和专业天文学家合作发现罕见的双星系统

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插图显示了一个双星系统和被扭曲的环绕双星的气体盘。在每个双星的轨道周期中,双星中的一颗恒星就会从圆盘后面经过从而被气体盘所遮挡。图片来源:Michael Poon,多伦多大学; Sahl Rowther 等人,Warwick大学。

近日,一个由清华天文学家领导的国际团队发现了两个罕见的恒星系统。这类系统由两颗相互绕行的中央恒星组成,被一个不寻常的气体和尘埃盘所包围,且该盘与中央恒星的轨道成一定角度。

关于这两个被命名为Bernhard-1和Bernhard-2的新天体的发现的论文于2022年7月4日在线发表在《天体物理学杂志快报》。这项研究由清华大学天文学系祝伟教授牵头完成。研究团队包括两位欧洲业余天文学家以及来自加州理工学院、紫金山天文台、多伦多大学和北京大学的研究人员。其他清华大学的合作者包括应届毕业生臧伟呈博士和研究生甘天君。

由于双星及其原行星盘是从同一个巨大的旋转星云中凝聚而成,因此该盘通常与恒星的轨道位于同一平面上——就像我们太阳系中大多数行星和卫星的轨道位于同一平面上一样。

但是存在一类罕见的双星系统,其中环绕双星的气体盘与恒星的轨道平面成一定角度。由于这种倾斜,原行星盘会像陀螺一样摆动,这种运动称为进动。当它们进动时,原行星盘在我们和恒星之间移动,以数十年为单位,导致中心恒星的光变暗。双星的总亮度会发生周期性的变化,产生一种独特的光变曲线。在这项研究之前,Kearns Herbst 15D (KH 15D) 是已知唯一具有这些特性的系统。

当业余天文学家Klaus Bernhard分析来自兹威基瞬变设施 (ZTF) 的数据时,又发现了两个这样的系统。 ZTF 的仪器每两天对整个北方天空进行一次巡视,为无数天体提供长时间的数据。

通过梳理数据,Bernhard发现了类似 KH 15D 的候选者。随后,他与 多伦多大学的Michael Poon和J. J. Zaazzi博士以及清华大学的祝伟教授分享了他的发现,后三人最近在一篇工作中对 KH 15D 进行了详细分析。进一步的调查和观测证实Bernhard发现的这些系统确实是 KH 15D 类系统的有力候选者。为了表彰Bernhard的原始贡献,两个天体被命名为Bernhard-1和Bernhard-2。

Bernhard-1和Bernhard-2的光变曲线下降到其峰值亮度的一小部分——前者每192天下降112天;后者每62天持续20天。从地球上看,这些下降表明每个双星中的一颗恒星正在圆盘后面移动。当恒星重新出现时,系统的亮度恢复正常。由于原行星盘是行星的发源地,因此发现这种稀有而奇特的系统对于我们了解行星形成具有重要意义。

正在进行的来自地面和太空的天文观测一直在向公众发布大量数据。在业余天文学家和专业天文学家的共同努力下,研究人员相信不久的将来会有更多此类稀有天体的发现。

(本文基于多伦多大学提供的原始新闻资料。)

文章链接:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac7b2d