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2017-09-28 變化時間超過十數年的獨特恆星系統

 
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藝術家想像的天蝎AR雙星系統。  天文學家研究天蝎座AR雙星系統(AR Scorpii)後發現:在過去10幾年中,這個雙星系統的亮度已經發生變化;這項研究證明了一個關於異常恆星如何輻射能量的現存理論乃是正確的。

  天蝎AR雙星的其中一顆子星是自轉快速且具有磁場的白矮星,它和它的伴星之間有很神秘的交互作用。天文學家最近發現這對雙星的亮度以數分鐘和數小時的時間尺度變化著,變化幅度可達2倍左右。

  美國印第安納州聖母大學(University of Notre Dame)研究學者Peter Garnavich等人分析克卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)K2任務期在2014年的觀測資料,當時天蝎AR雙星尚不出名。之後,將K2資料和回溯至2004年的巡天資料庫影像比較,以取得天蝎AR的長期光度變化曲線。這對雙星的光變曲線非常獨特,每2分鐘會有一次突起,另外還有因兩星約3.5小時的公轉週期引起的主要亮度變化。

  其中一個電腦模型預測此雙星系統的長期變化肇因於兩星之間有交互作用。先前並不清楚此類變化的時程有多長,猜測或許在20年到200年之間。Garnavich等人分析K2和過往觀測資料庫,結果顯示這個系統除了小時級的變化之外,還有時間長達十數年的變化。

  白矮星是類似太陽這樣的低質量恆星演化到末期時,核心和融合反應停止而無法支撐重力塌縮的壓力,使得原本的核心部分被壓縮成只有地球大小,只不過質量是地球的300,000倍以上。這樣的重力強度,讓白矮星上約一茶匙的物質,相當於15公噸重。而恆星本身也因為塌縮的關係,使其磁場強度增強,自轉速度也加速。

  天蝎AR揚名於2016年,當時一位英格蘭的研究學者發現:原本認為是顆平凡孤星的天蝎AR,其實變化快速的雙星,而且其中的白矮星自轉速度快得不可思議,從而約每2分鐘就有一次亮度暴增的閃光現象。而這些閃光的亮度增加幅度,會隨其超過3.5小時的公轉週期而改變。這樣的特性,從沒在其他白矮星雙星系統中見到過,因而讓天蝎AR聲名大噪。

  追溯過去的觀測資料,發現天蝎AR在12年前的峰值亮度(peak brightness)發生的軌道位置,比現在的軌道位置還要晚一些,目前尚未查明造成這個現象的原因,但這是天蝎AR之謎的又一部份,這些天文學家們將繼續追尋完整的拼圖,期望能早日解開天蝎AR如此獨特的理由。

資料來源:https://news.nd.edu/news/a-one-of-a-kind-star-found-to-change-over-decades/, 2017.09.12, KLC 

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