​宇宙中的双星系统

宇宙中的双星系统

1998年9月,美国俄亥俄州大学的天文学家伟纳在银河系中发现了一个不寻常的双星系统。在这个双星系统中包括一颗正常的星星和一颗像中子星或黑洞的黑色巨大物体,而且喷射出两道高速的物质。天文学家称天上成对生存的恒星为双星。据估计,双星在恒星总数中占到40%左右。科学家发现在每一组双星之间,一般都存在着某种物理上的联系。例如,两颗星围绕着它们的共同质心旋转,相互之间有物质传递等。但有时两颗看起来靠得很近的星,它们只是一起出现在我们的同一条视线上了,而实际上它们可能相距很远,相互之间也没有任何物质传递,这就是“假”双星。

在我们观看的星空中,除了太阳之外最亮的恒星天狼星就是典型的双星。它的伴星是一颗白矮星,它们在不停地围绕着共同的质心旋转。1844年天文学家发现天狼星运行的轨道不是直线而是螺旋线状,因此推测天狼星可能有一颗看不见的伴星。它们因为相互之间的引力作用产生了附加的旋转,这才使天狼星的运行轨道发生了变形。如果不清楚的话,那我们以月球为例就可以说明这一点。月球不停地绕地球旋转,在地球上的观察者看来,月球的运行轨道是闭合的椭圆。但是,如果我们能站在太阳的位置上来观察月球的运动,就会看到月球在绕地球旋转的同时跟随地球一起绕太阳公转。这样,月球的运行轨迹就不是闭合的椭圆了,而是螺旋线。

人们发现通过使用较大口径的望远镜,就可以直接看到天狼星的这颗伴星。对于天空中更多的距离遥远的恒星,人们虽然不能直接观察到它们有伴星,却可以从间接的证据中判断出它们是否属于双星。例如,交食双星就是其中的一种。若直接看,似乎是一颗单星,然而其亮度却在周期性地不断变化。在经过仔细观察、分析之后,天文学家们认为这种周期性亮度变化是两颗星相互遮挡的结果。当两颗星不发生相互遮挡的时候,光度处于最大;当较暗的子星挡住较亮的子星时,光度处于主极小;当较亮的子星挡住较暗的子星时,光度出现次极小。食变星大陵五就是最早被发现的一颗交食双星。

科学家们早已确认,当光源趋近于观察者时,这时观察者接收到的光波长要向可见光的紫端移动;若当光源远离时,观察者接收到的光波长就会向可见光的红端移动。这就是光的紫移和红移现象,也就是我们说的光学多普勒效应。天空中还有一类双星,虽然我们通过望远镜也不能观察到它们有伴星,但是在它们的光谱中发现了多普勒效应引起的光谱线“分裂”,从而可以推断它们也是双星。我们把用这种方法确认的双星叫“分光双星”。天空中两颗著名的亮星角宿一(室女座a星)和五车二(御夫座a星)都是分光双星。

使当代天文学家们特别感兴趣的还有一类双星系统,这就是由一颗红巨星和一颗白矮星组成的双星、由一颗蓝巨星和一个黑洞组成的双星以及由一颗红巨星和一颗中子星组成的双星。这一类系统也常常是新星爆发、超新星爆发、X射线爆发等引人瞩目的动态宇宙现象的发生地。例如,红巨星上的物质冲向白矮星时,可能会重新点燃氢的核聚变,从而发生新星爆发;红巨星上的物质冲向中子星时,可能会点燃规模更大的氦、碳或氧的“燃烧”,这就会使这双星成为爆发星;而蓝巨星与黑洞之间的物质交流,就是造成黑洞附近能辐射出强X射线的直接原因。看来,双星之间,除了和睦相处之外,有些也会频频出现暴力现象呢