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偶然發(fā)現(xiàn)罕見食雙星褐矮星,而且褐矮星無法維持氫到氦的聚變過程

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天文學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)了一個罕見的食雙星褐矮星系統(tǒng),其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上,是由一個國際研究小組領(lǐng)導(dǎo)的,其中包括伯明翰大學(xué)的科學(xué)家,他們正在進(jìn)行Speculoos(尋找超冷恒星周圍的宜居行星)項目。Speculoos涉及伯明翰大學(xué)與列日大學(xué)、劍橋大學(xué)、伯爾尼大學(xué)、加那利天體物理研究所、麻省理工學(xué)院和其他合作機(jī)構(gòu)合作。

Speculoos項目的任務(wù)是觀測圍繞在超冷矮星周圍的行星,這一類別包括現(xiàn)存的最小恒星,以及被稱為“棕矮星”的天體。褐矮星是“亞恒星”天體,這意味著它們的質(zhì)量比恒星小,但比行星多。褐矮星無法維持氫到氦的聚變過程,這一過程為來自普通恒星(如太陽)提供動力。天文學(xué)家預(yù)測,這些超冷矮星應(yīng)該擁有大量鄰近的、可能適合居住的巖石行星,為探索不同大氣和氣候提供了豐富的機(jī)會。

如7行星系統(tǒng)TRAPPIST-1就是一個例子,它是由同一團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn)的。在智利建造之后不久,第一架鏡面望遠(yuǎn)鏡,在測試觀測期間,研究小組瞄準(zhǔn)了天秤座中已知的棕矮星2MASSWJ1510478-281817,后來改名為2M1510。Speculoos的觀測捕捉到了一個明顯信號,這使得研究人員推測2M1510可能是兩顆棕矮星,在彼此的軌道上,而不是一顆。Speculoos項目的首席研究員米夏埃爾·吉隆博士說:

在進(jìn)行的第一次測試觀測中,研究人員把一臺望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了一顆已知的棕矮星。但突然之間,這個天體似乎變暗了大約90分鐘,這表明剛剛發(fā)生了日食。麻省理工學(xué)院的博士后研究員Artem Burdanov說:我們很快意識到,看到的可能是兩顆食雙褐矮星,其中一顆在另一顆前面經(jīng)過,這種形態(tài)比行星系統(tǒng)罕見得多。研究人員使用兩臺更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡:

夏威夷10米凱克望遠(yuǎn)鏡和智利8米甚大望遠(yuǎn)鏡證實了這個假設(shè)。甚大望遠(yuǎn)與用來進(jìn)行觀測的Speculoos望遠(yuǎn)鏡位于同一地點,凱克和甚大望遠(yuǎn)都有靈敏的光譜儀,可以用來測量天體的速度。在2M1510的情況下,天文學(xué)家們探測到了兩顆棕矮星在彼此軌道上的速度。領(lǐng)導(dǎo)光譜分析的加州大學(xué)圣地亞哥分校物理學(xué)教授亞當(dāng)·伯加瑟說:從獲得的第一個光譜來看,可以說我們有了一個令人興奮的雙星發(fā)現(xiàn)。

看到吸收線完全同步地來回移動是令人興奮的,這使研究人員能夠測量雙星的質(zhì)量。探測到食雙棕矮星的情況極為罕見,到目前為止,只發(fā)現(xiàn)了另外一個這樣的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為天文學(xué)家提供了直接測量棕矮星半徑和質(zhì)量的機(jī)會,這是理論模型的基本量。2M1510的特殊之處還在于,它是為數(shù)不多的已知年齡的棕矮星之一,因為它是附近一個名為Argus Moving Group的年輕星團(tuán)成員。

研究的主要作者、伯明翰大學(xué)物理與天文學(xué)院的阿莫里·特里奧德博士說:收集質(zhì)量、半徑和年齡的組合對恒星來說真的很少見,更不用說棕矮星了。通常會缺少一個或多個這樣的測量結(jié)果,通過將所有這些元素綜合在一起,天文學(xué)家能夠驗證棕矮星如何冷卻的理論模型,這些模型已經(jīng)有30多年的歷史了。研究發(fā)現(xiàn)這些模型與觀測結(jié)果非常吻合,這證明了人類的聰明才智。

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博科園|研究/來自:伯明翰大學(xué)

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-020-1018-2

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