中澳天文学家首次发现双星共有包层演化直接证据

成果艺术图  喻京川绘，中国科学院云南天文台供图

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  本报北京7月7日电（记者齐芳）天空中绝大多数发光的天体都是恒星，恒星中大约一半位于双星系统，而双星共有包层演化阶段可以比作宇宙中的“双黄蛋”。理论学家们猜测，这个“双黄蛋”的“蛋清”，即共有包层可能会被抛掉。但因为共有包层演化过程非常短暂，所以从来没有被天文观测所证实。

  由中国科学院云南天文台韩占文院士领导的团队和澳大利亚国立大学克里斯·沃尔夫领导的团队合作，首次在观测上发现双星共有包层演化过程的直接证据——发现刚刚完成共有包层抛射的双星，被抛射的共有包层正在以大约每秒200公里的速度离开双星系统。北京时间7月7日，这一成果在线发表于国际学术期刊英国《皇家天文学会月刊》上。

  云南天文台副台长陈雪飞研究员介绍，双星在引力的作用下相互绕转。双星演化会改变恒星既有的演化命运，形成双黑洞、双中子星等在现代天文学研究中占有重要地位的天体，“揭开恒星世界的绝大部分谜团，我们就能更深入地了解宇宙”。

  双星共有包层演化是双星演化的一个至关重要的过程——双星中的一颗恒星由于物质损失剧烈膨胀，将另一颗恒星包裹在外包层内，形成一个由气体组成的共有包层。这两颗恒星接下来的命运就由共有包层演化过程来决定了：如果共有包层被抛射，那么双星就会形成短周期双星，或者并合成一颗恒星。

  中澳研究人员通过澳大利亚国立大学2.3米宽视场望远镜和开普勒卫星等观测数据，在南半球发现了一颗距离地球2.3万光年的密近热亚矮星双星J1920，两颗星之间的距离越来越近，它们的周围有一个正在膨胀的壳层，以大约每秒200公里的速度离开双星。

  文章的第一作者、中科院云南天文台李江丹博士说：“这个膨胀的壳层被证明是大约1万年前被双星抛射的共有包层。双星持续的轨道收缩表明，共有包层残余物质和双星的轨道运动摩擦会带走轨道角动量，这是除了磁滞效应、引力波辐射和质量损失之外的一种新的角动量损失机制。”

  有评价认为，这一发现堪称双星研究领域的一个里程碑——在此之前，科学家们只能大致唯象地描述这一过程，不能精确数值模拟，也没有直接观测证据。韩占文说：“这一成果将开启对双星系统更加精确的天文观测，也有助于人类进一步揭开暗能量等科学谜题。”