雙星系統可能隱藏著第三顆伴星

科學家推測,高能“踢力”可能會將一顆恆星踢出軌道,並使剩餘的兩顆星靠得更近

分離距離是太陽系五百倍大小的雙星,可能偽裝成三星系統。新的研究表明,許多已知的寬雙星(雙星系統)可能曾經包含三顆恆星,並且許多可能仍然隱藏著第三顆星。

雙星因引力而束縛在一起,在宇宙中佔很大比例。雖然大多數雙星靠得很近,但有些雙星的軌道分離距離可能比地球和太陽之間的距離(稱為天文單位)大數千倍。但是,兩顆恆星之間如此寬的距離意味著它們不可能在同一片塵埃和氣體雲中形成,這讓天文學家困惑於它們是如何形成的。

“長期以來,這些非常寬的雙星一直是個謎,”夏威夷大學馬諾阿分校的博·雷普斯(Bo Reipurth)告訴SPACE.com。


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當雙星變成三星時

科學家估計,宇宙中多達 10% 的恆星是寬雙星的一部分。對其中許多雙星的仔細檢查有時會發現,中心天體不是一顆,而是兩顆緊密圍繞執行的恆星,這讓人不禁想知道這樣的三星系統有多常見。

雷普斯與芬蘭圖爾庫大學的塞波·米科拉(Seppo Mikkola)合作,提出分子氣體和塵埃雲中的三顆恆星在形成後不久就被引力束縛在一起。這個星群開始時靠得很近,但三者之間的相互作用最終導致其中一顆恆星被丟擲星群。足夠強大的推動力可以將恆星完全從系統中移除,而較弱的推動力則會導致遙遠的軌道。有時,該系統可能會持續數萬個世紀,然後失去遙遠的恆星;有時,它可能會穩定下來,持續數十億年。

將第三顆恆星推出去的能量踢力也會將剩餘的兩顆恆星推到一起,形成一個緊密的雙星系統。如果噴射發生在恆星仍然嵌入雲層中時,剩餘的兩顆恆星甚至可以合併成一顆恆星,從而使最終的系統成為一個真正的雙星。

雷普斯將雲層描述為“有點像在泥濘中行走”。

他說:“你會感到阻力。”

阻力會導致這對恆星螺旋式地靠近,並最終合併。

根據雷普斯的說法,這將描述許多在中心只發現一顆恆星的系統。

他說:“只有當你處於稠密的雲核內部時,才會發生這種演化。在雙星吹走其氣體和塵埃後,它不會發生。”

如果一顆行星圍繞著這些緊密的雙星執行,它將經歷令人印象深刻的雙日出,但第三顆恆星將非常遙遠,需要用望遠鏡才能看到。同樣,圍繞遙遠恆星執行的行星上的人們會看到一次日落,永遠不會意識到他們的系統中還有一兩顆恆星。[資訊圖:開普勒-47 的“塔圖因”行星如何圍繞雙星執行]

這項研究於今天(12月5日)在《自然》雜誌上線上發表。

三是一個群體

寬雙星,其中兩顆恆星在引力作用下束縛在一起,但彼此之間在遙遠的距離上執行,長期以來一直困擾著天文學家。這些恆星之間巨大的空間意味著它們不可能在同一雲核內如此遠的距離形成。

科學家們推測,寬雙星系統可能是在一個星團中的一顆恆星捕獲另一顆恆星時形成的,這種情況需要它們同時朝同一方向漂移。這種情況允許恆星在同一個系統中彼此靠近地形成,這是一種更有可能發生的情況。

雷普斯解釋說,第三顆恆星是噴射的關鍵。

他說:“一個自然事實是,如果你只有兩個天體,那麼它們會以完全確定的方式移動——可以準確地說出它們稍後在軌道上的位置。一旦你放入第三個天體,系統就會變得完全混亂。”

如果兩個天體不受干擾,它們只會相互環繞。但是,第三個天體會產生“踢力”,最終導致其中一顆恆星被噴射到遙遠的軌道。

在幾個月的時間裡,雷普斯和米科拉運行了超過 180,000 次三星系統的模擬,這些系統會演變成寬雙星。他們發現,超過 10% 的三星系統最終恆星之間的距離達到數千或數萬個天文單位,這個數字與觀測結果一致。

米科拉在一封電子郵件中寫道:“我們驚訝地發現結果與觀測結果非常吻合。得到‘正確’答案不需要對模型進行任何調整。”

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