新研究揭示三重星系在白矮星爆炸形成中的角色

一項由加州理工學院主導的新研究發現,一些爆炸性星系對可能是由於一顆更遙遠的第三顆星星所形成。這些系統通常涉及白矮星,這是當像我們的太陽這樣的恆星死亡後留下的致密核心。在密切的恆星對中,白矮星可以從伴星中吸取物質,觸發稱為新星的強烈爆發。

長期以來,人們認為這些不穩定系統(稱為災變變星,CVs)僅僅是由兩顆恆星在共享氣體包圍下螺旋運動所形成,但新的研究顯示,實際上它們的起源可能與一顆宇宙中的「第三輪」有關,這顆星星促使內部恆星對進入更緊密的軌道。

研究的共同作者、加州理工學院天文學助理教授Kareem El-Badry表示:「我們的結果揭示了CVs的另一種形成途徑。有時,潛伏的第三顆星是關鍵。」

為了探索這一可能性,研究人員利用歐洲太空局的Gaia任務數據,該任務提供了銀河系中恆星的精確測量。他們在所謂的層級三重星系中識別了50個CVs,這些系統中兩顆恆星緊密圍繞,而第三顆星則遠距離圍繞。團隊發現,大約10%的已知CVs屬於這一類別,這一數字過高,無法被視為巧合。

為了進一步探討,團隊對2,000個假設的三重星系進行了計算機模擬。這些模型顯示,在許多情況下,第三顆星的引力可以拉伸內部雙星的軌道,直到兩顆星靠得足夠近,以便潮汐力接管,將它們聚合在一起,而無需傳統的氣體包圍過程。

事實上,20%的模擬CVs完全不依賴於這一包圍過程形成,而60%的則顯示第三顆星啟動了導致共享包圍的螺旋運動。加州理工學院研究生、該研究的首席作者Cheyanne Shariat表示:「第三顆星的引力使雙星擁有超偏心的軌道,這迫使伴星靠近白矮星。潮汐力耗散能量,縮小並圓化軌道。」

當研究人員將模擬結果調整至反映我們銀河系中的現實恆星群體時,他們得出結論,最多40%的CVs可能是在三重系統中形成的。模擬還提供了關於哪些三重星系更有可能產生災變變星的線索。

一個重要因素是距離。產生CVs的系統通常在內部恆星對和遙遠的第三顆星之間的初始距離超過100天文單位。天文單位(AU)是地球到太陽的平均距離。

許多這些第三顆星現在可能太微弱或太遙遠而無法檢測,或者可能已經完全被彈出系統。「在過去的50年裡,人們一直使用螺旋進入的共同包圍演化模型來解釋CV的形成,」El-Badry說。「沒有人注意到這主要發生在三重星系中!」

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Henderson
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