奇异罕见双星系统如何形成爱因斯坦相对论为你揭开

苍蝇座（Musca）的南边星座中，有一个非常独特的双星系统。其中一个是脉冲星——一种脉冲中子星，和另一个巨大的白矮星彼此绕轨道运行，每隔五个小时运行一次。与其他脉冲星和白矮星组成的双星系统不同，所有模型都表明这种情形下，白矮星会首先形成，然后不断从恒星吸取物质直至爆炸，最终只留下脉冲星。问题在于事实就是如此。

MWC656系统的艺术家概念图。该恒星旋转速度非常快，会释放一个赤道物质盘，后者通过一个吸积盘传递给黑洞

白矮星吸收物质，会致其旋转速度加快。而恒星十分微弱，肉眼很难观测。现如今通过使用广义相对论中一种猜想——坐标系拖曳效应，天文学家解决了这个问题。该理论认为，任何天体在自转时都会拖曳时空，也是伦塞-西凌效应。地球的周围环境已经证明了这点，因为我们星球在旋转中会对周围卫星的轨道产生轻微影响。

人类无法在白矮星周围发射卫星，但正如《科学》杂志所说，也无需这样做。脉冲星就像时钟一样精确，从磁极发射的无线电波，间隔十分精准。天文小组耗时20年，采集无线电数据来测量脉冲星轨道的细微变化，命名为脉冲星J1141-6545。

“借助原子钟，使用帕克斯和UTMOST射电望远镜，我们能够高精度测量脉冲星信号的到达时间。” 维韦克·文卡特拉曼·克里希南博士，作为马克斯·普朗克射电天文学研究所的主要作者，在一份声明中说道，“可以在将近20年的时间里，我们可以在其轨道上追踪脉冲星，每次测量平均测距精度为30 公里，这样可以精确定位轨道的大小和方向。”

帕克斯射电望远镜。图源freeimages。

白矮星和脉冲星每隔五个小时会相互绕轨道运行，拖曳效应非常微弱。不过在20年的时间里，恒星已足够巨大，研究小组预计脉冲星的轨道将漂移约150公里（93英里），而这个结果也正是他们观测到的。

新西兰奥克兰科技大学的科学家兼论文合著者威廉·范·斯特拉滕博士解释道：“经过详细的计算并排除一系列潜在的实验错误后，脉冲星J1141-6545的观测确实有些偏差，这些偏差是由其轨道方向的变化导致的。”

参照相对论并将其与模型结合，天文学家能确定两颗退化恒星的质量以及类似倾角的轨道参数。他们还提出，白矮星每100秒绕其轴旋转一次，从而证实了何时形成白矮星的假设。

双星：

双星是指由两颗恒星各自在轨道上环绕着共同质量中心的恒星系统。较亮的一颗称为主星，另一个为伴星或第二星。从19世纪初期到现如今的研究都表明，许多恒星其实是星系的一部分，这些星系包括双星系统，或含有两个以上恒星的多星系统。双星（double star）一词可以与另一词双星（binary star）同义使用，但通常来说，前者可以包括后者，且还可指光学双星。光学双星由两颗恒星组成，它们没有物理连接，但从地球上观看的话，这两颗恒星在天空中靠得很近。如果双星中的两颗恒星有明显不同的自行或径向速度，或视差测量两颗恒星与地球的距离不同，则可以确定它属于光学双星。多数已知的双星系统仍未能确定是双星系统还是光学双星。

双星系统在天体物理学中非常重要，测量它们的轨道可以直接确定其组成恒星的质量，间接估计其他恒星参数，如半径和密度。同时可确定经验质光关系（MLR），从而可以估算单星的质量。

双星通常可直接观测，这时一般称其为目视双星。许多目视双星的轨道周期长达数个世纪或几千年，因此天文学家对其运行轨道不太确定或知之甚少。科学家也可使用间接技术进行检测并命名，例如光谱学（分光双星）或天体测量学（天体测量双星）。如果两个恒星的轨道平面几乎平躺在观测者的视线方向上，天体会发生互食的现象，这种即为食双星。此外，在交食和转换期间，由光度变化判知的双星为测光双星。

食双星。图源：360百科。

如果双星系统中的恒星距离很近，重力会使它们外部的恒星大气变形。某些情况下，这些相互靠近的双星系统相互间会进行物质传递，可能导致未来演化成单星也无法形成的地步，例如大陵型星（食双星），天狼星和天鹅座 X-1（其中之一可能是黑洞）。双星是许多行星状星云的核子，也是新星和Ia型超新星的前身星。

作者: Alfredo Carpineti

FY: 芷玦

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奇异罕见，双星系统如何形成？爱因斯坦相对论为你揭开

苍蝇座（Musca）的南边 星座 中，有一个非常独特的双星系统。其中一个是脉冲星——一种脉冲中子星，和另一个巨大的白矮星彼此绕轨道运行，每隔五个小时运行一次。与其他脉冲星和白矮星组成的双星系统不同，所有模型都表明这种情形下，白矮星会首先形成，然后不断从恒星吸取物质直至爆炸，最终只留下脉冲星。问题在于事实就是如此。
MWC656系统的艺术家概念图。该恒星旋转速度非常快，会释放一个赤道物质盘，后者通过一个吸积盘传递给黑洞

白矮星吸收物质，会致其旋转速度加快。而恒星十分微弱，肉眼很难观测。现如今通过使用广义相对论中一种猜想——坐标系拖曳效应，天文学家解决了这个问题。该理论认为，任何天体在自转时都会拖曳时空，也是伦塞-西凌效应。地球的周围环境已经证明了这点，因为我们星球在旋转中会对周围卫星的轨道产生轻微影响。

人类无法在白矮星周围发射卫星，但正如《科学》杂志所说，也无需这样做。脉冲星就像时钟一样精确，从磁极发射的无线电波，间隔十分精准。天文小组耗时20年，采集无线电数据来测量脉冲星轨道的细微变化，命名为脉冲星J1141-6545。
帕克斯射电望远镜。图源freeimages。

白矮星和脉冲星每隔五个小时会相互绕轨道运行，拖曳效应非常微弱。不过在20年的时间里，恒星已足够巨大，研究小组预计脉冲星的轨道将漂移约150公里（93英里），而这个结果也正是他们观测到的。

新西兰奥克兰 科技 大学的科学家兼论文合著者威廉·范·斯特拉滕博士解释道：“经过详细的计算并排除一系列潜在的实验错误后，脉冲星J1141-6545的观测确实有些偏差，这些偏差是由其轨道方向的变化导致的。”

参照相对论并将其与模型结合，天文学家能确定两颗退化恒星的质量以及类似倾角的轨道参数。他们还提出，白矮星每100秒绕其轴旋转一次，从而证实了何时形成白矮星的假设。
双星：

双星是指由两颗恒星各自在轨道上环绕着共同质量中心的恒星系统。较亮的一颗称为主星，另一个为伴星或第二星。从19世纪初期到现如今的研究都表明，许多恒星其实是星系的一部分，这些星系包括双星系统，或含有两个以上恒星的多星系统。双星（double star）一词可以与另一词双星（binary star）同义使用，但通常来说，前者可以包括后者，且还可指光学双星。光学双星由两颗恒星组成，它们没有物理连接，但从地球上观看的话，这两颗恒星在天空中靠得很近。如果双星中的两颗恒星有明显不同的自行或径向速度，或视差测量两颗恒星与地球的距离不同，则可以确定它属于光学双星。多数已知的双星系统仍未能确定是双星系统还是光学双星。

双星系统在天体物理学中非常重要，测量它们的轨道可以直接确定其组成恒星的质量，间接估计其他恒星参数，如半径和密度。同时可确定经验质光关系（MLR），从而可以估算单星的质量。
双星通常可直接观测，这时一般称其为目视双星。许多目视双星的轨道周期长达数个世纪或几千年，因此天文学家对其运行轨道不太确定或知之甚少。科学家也可使用间接技术进行检测并命名，例如光谱学（分光双星）或天体测量学（天体测量双星）。如果两个恒星的轨道平面几乎平躺在观测者的视线方向上，天体会发生互食的现象，这种即为食双星。此外，在交食和转换期间，由光度变化判知的双星为测光双星。
食双星。图源：360百科。

如果双星系统中的恒星距离很近，重力会使它们外部的恒星大气变形。某些情况下，这些相互靠近的双星系统相互间会进行物质传递，可能导致未来演化成单星也无法形成的地步，例如大陵型星（食双星），天狼星和天鹅座 X-1（其中之一可能是黑洞）。双星是许多行星状星云的核子，也是新星和Ia型超新星的前身星。

作者: Alfredo Carpineti

FY: 芷玦

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清华大学发现双星系统，宇宙探秘的最终目的到底是什么？

首先是由于这种倾斜，原行星盘像顶部一样摆动，这种运动被称为“岁差”。当“岁差”发生时，原行星盘在地球和恒星之间移动，每隔几十年绕双星运行，导致双星整体亮度有规律的变化。此外，由于原行星盘的遮挡效应，双星的总亮度也会发生周期性变化，形成独特的光变曲线。两个新发现的天体Bernhard-1和Bernhard-2是此类罕见的二元系统。

但是存在一类罕见的双星系统，其中围绕双星的气盘与恒星的轨道平面成一定角度。由于这种倾斜，原行星盘像顶部一样摆动，这种运动称为进动。当它们进动时，原行星盘在我们和恒星之间移动数十年，导致中央恒星的光线变暗。双星的总亮度周期性变化，产生独特的光变曲线。在这项研究之前，KearnsHerbst15D(KH15D)是唯一已知具有这些特性的系统。

其次引力波其实什么都不是，只是能量的爆发。宇宙是一片海洋。无论发生在哪里，都会一波又一波地蔓延开来。比如这次的引力波就是两个胖胖的行星在遥远的地平线上合并。能量轰然轰出，辐射到宇宙中。这股能量运行了亿万年，最终来到地球，经过地球和你，然后你的时空被扭曲和震动。具体表现就是你胖瘦快慢。想象一个果冻，把它放在桌子上，然后拍拍旁边的桌子，你就是果冻。

再者引力波是时空中的“涟漪”，是由宇宙中一些最剧烈和最有活力的过程引起的涟漪。爱因斯坦在他的广义相对论中预言了引力波的存在。爱因斯坦的数学表明，巨大的加速物体，例如相互绕行的中子星或黑洞，会扰乱时空，导致时空起伏的“涟漪”从源头向各个方向传播。这些宇宙波将以光速传播，并携带有关其起源的信息以及有关引力本身性质的线索。