夜空中閃耀的星也會(huì)“吸星大法”？

8月29日，記者從中科院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，基于郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)了一顆十分罕見(jiàn)的新型激變變星。該天體被命名為L(zhǎng)AMOST J0140355+392651，其伴星正處于向極低質(zhì)量白矮星演化的過(guò)渡階段。此前，曾有理論預(yù)測(cè)這種過(guò)渡型激變變星的存在，但天文學(xué)界從未觀測(cè)到這種過(guò)渡型激變變星。

激變變星的藝術(shù)想象圖。圖片來(lái)源：Mark A. Garlick，中科院國(guó)家天文臺(tái)提供

郭守敬望遠(yuǎn)鏡成功捕獲的這顆罕見(jiàn)類(lèi)型的激變變星證實(shí)了這種過(guò)渡型激變變星的存在；同時(shí)，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)激變變星的形成和演化歷史提供了實(shí)質(zhì)性的證據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》。

白矮主星會(huì)“吸星大法”

所謂激變變星，是指一類(lèi)具有雙重身份的天體，它既是雙星又是變星。激變變星對(duì)于研究諸多恒星物理的前沿問(wèn)題都具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。典型激變變星的主星為白矮星，伴星通常是一顆晚型主序星，特殊情況下也可能是一顆演化中的巨星甚至是一顆白矮星。

“激變變星作為雙星系統(tǒng)，具有非常短的軌道周期，大部分周期時(shí)長(zhǎng)都不超過(guò)10個(gè)小時(shí)；激變變星還擁有著變星的特質(zhì)，它的亮度會(huì)隨時(shí)間發(fā)生顯著的明暗變化。”中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員趙永恒說(shuō)。

有趣的是，在大多數(shù)激變變星中，白矮主星還會(huì)“吸星大法”，它與主序伴星之間存在持續(xù)地物質(zhì)轉(zhuǎn)移?！熬唧w來(lái)說(shuō)就是貪吃的主星不斷從更大質(zhì)量的伴星身上吸積吞并物質(zhì)，并在主星周?chē)纬晌e盤(pán)?！壁w永恒解釋道。

那么，天文學(xué)家是如何搜尋這類(lèi)天體的呢？

趙永恒說(shuō)，作為雙星系統(tǒng)，激變變星在光譜上表現(xiàn)出顯著的發(fā)射特征；作為變星，激變變星在光度上有明顯的星等變化；這些獨(dú)特的性質(zhì)為搜尋這種特殊天體提供了有跡可循的觀測(cè)依據(jù)。

“迄今為止，研究人員通過(guò)光變、光譜特征和顏色來(lái)搜尋激變變星，激變變星樣本的發(fā)現(xiàn)來(lái)自各種不同的渠道，最直接有效的方法是利用激變變星尤其是矮新星的爆發(fā)特征來(lái)搜尋?！壁w永恒說(shuō)，郭守敬望遠(yuǎn)鏡大規(guī)模光譜巡天項(xiàng)目為利用光譜特征來(lái)搜尋激變變星提供了優(yōu)越的資源。

研究人員基于郭守敬望遠(yuǎn)鏡的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)激變變星進(jìn)行了全面搜尋，先后共發(fā)現(xiàn)245顆激變變星，極大豐富了已有的激變變星樣本。

趙永恒表示，隨著越來(lái)越多的激變變星樣本被發(fā)現(xiàn)，其中一些極其稀有甚至只出現(xiàn)在理論預(yù)測(cè)中的激變變星成員也陸續(xù)被挖掘出來(lái)，這些劍走偏鋒的激變變星也在不斷刷新著天文學(xué)家對(duì)于此類(lèi)天體的認(rèn)知。

挑戰(zhàn)傳統(tǒng)規(guī)律的特殊星

在激變變星的雙星系統(tǒng)中，會(huì)“吸星大法”的白矮主星不斷吸積伴星的物質(zhì)。在激變變星的演化過(guò)程中，這種持續(xù)的物質(zhì)交換起著至關(guān)重要的作用。

研究表明，對(duì)大多數(shù)軌道周期小于6小時(shí)的激變變星而言，其中伴星的質(zhì)量、半徑、溫度、光度和質(zhì)量損失率等屬性都與雙星系統(tǒng)的軌道周期存在一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。

“這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系可以說(shuō)是研究短周期激變變星的指揮棒，我們可以通過(guò)光變曲線或者時(shí)序分光觀測(cè)獲取雙星的軌道周期，有了軌道周期，我們就可以通過(guò)這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推算出激變變星的其他屬性?！壁w永恒說(shuō)，事實(shí)也證明，伴星所擁有的這種經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律對(duì)于驗(yàn)證和校準(zhǔn)雙星質(zhì)量轉(zhuǎn)移模型非常有用。

但非常不幸的是，這種看似非常有用的伴星屬性與軌道周期之間的規(guī)律，被郭守敬望遠(yuǎn)鏡新發(fā)現(xiàn)的這顆特殊的激變變星打破了。

“新發(fā)現(xiàn)的這顆不同尋常的激變變星，軌道周期為3.81小時(shí)，屬于短周期的激變變星范疇，但是其溫度、質(zhì)量與對(duì)應(yīng)雙星軌道周期的關(guān)系卻完全不符合傳統(tǒng)伴星的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律?！?/strong>趙永恒說(shuō)。