銀河系之外互相捕食的共生恒星
（圖解：這張天龍座C1共生雙星系統的藝術照顯示出紅巨星中的物質正在向它的白矮星同伴流動。圖源：約翰·布朗丁/北卡羅萊納州立大學）
銀河系外有一些恒星會與它們相鄰的恒星相互吞噬，我們首次得以完整地繪制出這些恒星的軌域。透過史隆數位化巡天（Sloan Digital Sky Survey）【1】技術，天文學家的目光釘選在了銀河系外的兩對恒星上，它們正在吞噬自己的同伴。遙遠宇宙的環境功能是否與銀河系相同？這項新發現可以幫助天文學家確定問題的答案。同時，這個發現還能讓我們深入了解一種測量夜空距離的基本方法。
銀河系中一半以上的恒星都是成對出現的。雖然很可能在其他星系中雙星也占了很大一部份，但科學家一直無法證實這一點，因為在如此遙遠的距離下，普通恒星的光芒太過微弱而難以被看見。而所謂共生星即是一顆伴星逐漸吞噬另一顆，這使得整個系統極為明亮，於是也更容易觀測。
這項新研究的合著者，亞利桑那大學的研究生賈斯明·華盛頓（Jasmin Washington）在一份聲明中說：「測量這些共生星系統的執行軌域是探究其他星系中是否會和銀河系一樣產生雙星的重要的一步」。在該計畫期間，她還是維吉尼亞大學的一名本科生。華盛頓和她的同事——維吉尼亞大學的研究生漢娜·路易士（Hannah Lewis）在舉行的第237屆美國天美學會會議（The Meeting of the American Astronomical Society）上公布了這一結果。
華盛頓在新聞釋出會上表示：「我們有史以來第一次對河外的‘共生’系統的結構有了全面了解。」
偶然發現的貪吃鬼
一對恒星可能會同時誕生，但品質上的差異會導致它們擁有不同的年齡。兩者中品質較大的那一個會迅速地將他所擁有的物質燃燒殆盡而率先到達它生命的盡頭。如果這顆恒星足夠大，那麽燃燒最後將會留下一顆致密的白矮星。盡管這白矮星又小又暗，但卻能把太陽的品質裝進一個地球那麽大的體積中去。如果距離它足夠近，這種致密的天體的重力可以把物質從它們的同伴那裏搶過來，從而產生一個天文學家在極遠的地方也能分辨的訊號。
雖然天文學家知道「雙星」在銀河系中很常見，但他們目前仍無法確定這種結構在其他星系中所占的比例有多大。
「雙星系統的性質很可能取決於它們形成的環境，」路易士在釋出會上說，「而不同星系中的環境特性往往有很大的差異。」
在過去的十年裏，史隆望遠鏡的阿帕契點天文台星系演化探測器（Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer， APOGEE）觀測了天空，收集了銀河系以及最近的鄰居星系中數十萬顆恒星的數據。包括德拉科矮星系【2】和小麥哲倫星雲（SMC）【3】，分別距銀河系約26萬光年和20萬光年。
「僅看這兩個星系我們就能明白不同星系間的環境條件會有多麽巨大的差異」，路易士說。德拉科是一個古老的星系，比銀河系小10萬倍，主要由暗物質組成。小麥哲倫星系則更加年輕，體積也更大，只比銀河系小200倍，由老年恒星和新生恒星組成。這兩個星系是APOGEE所觀測到的Draco C1和LIN358兩個共生恒星對的家園。
（圖解：這張圖顯示了APOGEE觀測得到的Draco C1共生雙星系統的運動數據，這些數據在過去五年中被反復監測。黑點代表數據，藍色曲線代表紅巨星繞白矮星執行的電腦模型，表示恒星移動的方向是朝向或遠離觀測者。圖源：華盛頓等）
吞噬相鄰恒星的物質的這一行為能讓天文學家辨識出這對恒星。都卜勒頻移【4】——與火車汽笛在靠近時音調變高、遠離時音調變低相同的現象——也會導致恒星發出的光的頻率發生變化，而具體如何變化就取決於它是靠近還是遠離觀測者。這樣的往復運動能幫助天文學家計算雙星系統完整的執行軌域和兩顆恒星的品質。
透過梳理APOGEE數年的觀測數據，華盛頓意識到Draco C1中的恒星繞彼此執行一周需要約3個地球年，而LIN358中的恒星只需要約2個地球年。這個結果是首次對銀河系外共生星系的完整軌域測量。
「我們對共生恒星的觀測時長鮮能達到足以讓天文學家深入觀察它們之間奇妙的纏結舞動的程度，」路易士在一次聲明中說，「至今為止還沒能有人對其他星系中的共生恒星做詳細的研究。」
新的測量結果將幫助天文學家更好地了解其他星系的恒星形成。同樣來自維吉尼亞大學的博爾哈·安圭亞諾 （Borja Anguiano）在一份聲明中表示：「矮星系的內部環境和前進演化歷程都與銀河系有著天壤之別」。作為這篇論文的合著者，安圭亞諾是最初發現APOGEE已經多次偶然觀測到Draco C1和LIN358的人。
「很快，我們就將為其他星系中的雙星系統繪制足夠多的執行軌域圖，並能夠解決‘是否不同型別的星系在形成雙星系統的效率上存在差異’這一問題。」
對Draco C1的觀測結果今年早些時候已在【天體物理通訊雜誌】（Astrophysical Journal Letters）上發表。
宇宙中的標準燭光
在一些共生恒星中，白矮星可以從伴生星那裏奪來足夠的物質，從而以Ia型超新星【5】的形式爆炸。這些極為明亮的爆炸在宇宙的任何一個角落都能觀測到，而且在附近的觀測者看來，這些爆炸最開始的亮度都是一樣的。天文學家可以將Ia型超新星作為測量宇宙的「標準燭光」，透過超新星的視亮度【6】計算我們和它的距離。
雖然Draco C1和LIN358在短時間內可能並不會以超新星的形式爆炸，但探究它們的執行機制有助於我們了解這些標準燭光是如何演變的。
「因為我們在測量星體距離時需要依賴Ia型超新星，所以準確理解它們的執行機制是非常重要的，同時我們還需要知道什麽樣的系統才可能是我們想要尋找的超新星的前身」，安圭亞諾說，「隨著對於其他星系中共生星執行軌域的研究的展開，我們將能夠確認Ia超新星的形成過程是否具有普遍性。」
華盛頓在一次釋出會上表示，繪制Draco C1和LINK358的軌域特征圖是利用近十年來的APOGEE觀測數據來了解銀河系外雙星系統的「不可思議的第一步」。
「細致入微地研究河外共生星，並精確地推匯出它們的軌域和恒星參數，可以為我們研究這些宇宙標記提供重要的見解」，華盛頓說。
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本文由天文誌願文章組-趙若彤轉譯自文章作者Nola Taylor Tillman的作品,如有相關內容侵權,請在作品釋出後聯系作者刪除.
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全文排版：天文線上(零度星系)
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