天文學家已直接證實了在鄰近的聯星系統中,有四顆先前隱藏的白矮星。每個系統都位於距離地球 65 光年以內,其中一個系統包含第九近的太陽白矮星。
這些發現是由華威大學和科羅拉多大學波德分校的研究人員所做出。他們的研究成果發表在《皇家天文學會月報》(MNRAS)。
白矮星被更亮的伴星所隱藏
每顆白矮星都與一顆紅矮星伴星一起繞行。由於紅矮星看起來更大、更亮,因此在可見光下,這些系統看起來只包含一顆恆星。
新的觀測揭示了所有四顆鄰近的紅矮星都隱藏著白矮星伴星。
第一作者、華威大學研究員 Mairi O'Brien 博士表示:「鄰近的孤立白矮星通常很容易找到,但我們無法在可見光波段直接看到這四顆恆星,因為它們的紅矮星伴星的光芒掩蓋了它們。這提醒我們,即使在我們自己的宇宙鄰近區域,只要用正確的方式、在正確的波段觀察,我們仍能發現驚喜。」
天文學家花費數十年時間仔細編錄太陽附近的恆星,但像這類系統中的白矮星仍然難以偵測。這四個系統之所以引起注意,是因為它們的可見恆星顯示出明顯的徑向擺動。
當一顆恆星被一個看不見、質量巨大的物體拉扯並繞行時,它會稍微地朝向地球和遠離地球移動,這種運動就稱為徑向擺動。這種擺動表明每顆紅矮星都有一個隱藏的伴星。
哈伯望遠鏡的紫外線數據揭示了這些恆星
研究人員利用哈伯太空望遠鏡的紫外線光譜儀數據,更詳細地檢查了這四個系統。
白矮星通常在紫外線下更容易辨識。然而,紅矮星會產生強烈的耀斑,這些耀斑可能模仿白矮星的紫外線訊號,使得確認更加困難。
為了將真實訊號與恆星耀斑的影響分開,該團隊開發了專門的校準方法。此分析正式確認所有四個系統都包含白矮星。
其中一個系統 G 203-47 特別令人費解。儘管它距離我們只有 25 光年,天文學家在首次偵測到其徑向擺動後,花了 27 年才確認隱藏的白矮星。
該天體現已被確認為第九近的太陽白矮星。
G 203-47 的行為也與類似的聯星系統不同。它的紅矮星需要超過 100 天才能完成一次自轉,儘管它每 14.9 天就繞行白矮星一次。
在正常情況下,兩顆近距離繞行恆星之間的引力相互作用,預計會透過潮汐鎖定同步它們的運動。月球和地球就是一個熟悉的例子,因為月球的同一面持續朝向地球。
然而,在 G 203-47 中,紅矮星的自轉速度遠慢於潮汐鎖定所需的同步速度。
共同作者、科羅拉多大學波德分校研究助理 David Wilson 博士表示:「有趣的是,如果 G 203-47 的形成方式與類似系統相同,它就不應該以這麼慢的速度自轉。這表明這些聯星系統有著非常不同的演化歷史。有些經歷了劇烈、長期的早期互動,將它們潮汐鎖定。其他的,像 G 203-47,則經歷了較溫和、較短暫的遭遇,讓它們處於這種不尋常的狀態。」
G 203-47 的異常自轉表明,並非所有白矮星和紅矮星的組合都是透過相同的過程發展而來。
有些系統在其早期歷史中可能經歷了漫長而劇烈的互動,導致恆星被潮汐鎖定。其他系統可能互動的時間較短,力量較小,導致其自轉未同步。
這四項發現也讓天文學家得以修正對 20 秒差距(65 光年)內白矮星數量的估計。
先前的人口模型預測,該區域大約應該存在 4 到 5 個近距離繞行的白矮星和紅矮星系統。研究人員發現了正好四個,與理論估計非常吻合。
可能還有更多隱藏的白矮星在附近
這些發現可能並未描繪出完整的圖像。大多數鄰近的紅矮星尚未被系統性地檢查是否有隱藏的白矮星伴星。
華威大學天文學與天體物理學小組的教授 Pier-Emmanuel Tremblay 表示:「在 20 秒差距內的紅矮星中,只有約 30% 被系統性地調查過是否有隱藏的白矮星伴星。我們認為,在我們當地的恆星環境中,可能還有多達 9 到 10 個額外的聯星系統我們尚未發現。如果我們投入更多針對性的觀測紅矮星的努力,也許我們會發現更多這樣的驚喜。」
