在银河系中,多恒星系统是很常见的。虽然这些系统中的大多数是由两颗恒星组成的双星系统,但也有一些包含三颗、四颗甚至六颗恒星的多星系统。
这些系统往往是相当稳定的,因为不稳定的系统往往会很快分裂或合并,但有时也会组成一种亚稳定系统。这种亚稳定系统能够持续足够长的时间让恒星进化,然后迎来最终的结局,那就是——超新星爆发。
*Ia型超新星的遗迹
这一切都归结于引力动力学。在牛顿物理学中,两个独立的轨道质量总是稳定的。它们唯一的路径是椭圆轨道。这就是为什么简单的双星是最常见的多恒星系统。
一旦有三个或更多的质量,事情就变得更复杂了。复杂到对于“三体”问题没有一个确切的解决方案,更不用说四体或者更多了。
幸运的是,我们可以做出高度精确的轨道模型。所以,虽然我们没有一个完整的多恒星系统解决方案,但如果我们对恒星的运动进行精准测量,我们就可以创建一个精确模型。
*HD 74438运动轨迹
这些模型非常精确,可以很好地预测数百万年后的情况。预测结果让我们看到了一个有意思的星系,名为“HD 74438”。
它是2017年由盖亚太空望远镜巡天时发现的,被称为“光谱双元”。这意味着盖亚的望远镜不足以观测单个恒星,但由于它们的恒星光谱,我们知道它们存在。
当恒星围绕彼此运行时,由于它们的相对运动,每颗恒星的多普勒光谱都略有变化。这样我们就能计算出它们的运动和速度。
在《自然天文学》最近的一篇文章中,一个团队使用地面光谱观测确定了HD 74438系统里这四颗恒星的轨道。
他们证实,这些恒星处于2+2的结构中,这些恒星被成对成对地组成近距离的双星,彼此缓慢地围绕对方运行。但他们的测量足够精确,足以表明外部双星的轻微引力牵引正在使内部双星不稳定。
HD 74438仍然非常年轻。它是一个名为IC 2391的开放星系团的一部分,只有4300万年的历史。这些恒星的质量都和太阳差不多,所以它们的寿命也差不多。
如果时间足够长,这些恒星很可能会以白矮星的身份结束生命。由于该系统的引力不稳定性很小,这些恒星可以活得足够长,成为白矮星。但它们的轨道仍然不稳定,这可能导致它们最终发生碰撞。
这就是最有趣的点,因为HD 74438是一个完美的例子,它演示了多恒星系统如何演化成一个合并的白矮星的过程。
白矮星合并是Ia型超新星发生的一种方式。这些超新星在我们对宇宙膨胀的测量中起着核心作用。像HD 74438这样的多恒星系统可能是Ia型超新星产生的主要原因。
[译者注:Ia型超新星的形成需要一个双星系统,一个是巨星,一个是白矮星。质量极大的白矮星吸取巨星的物质(主要是氢),当达到1.44个太阳质量时,会发生碳爆轰,核爆炸后没有遗留产物。]
虽然双星只占多恒星系统的一小部分,但这项研究表明,它们往往处于不稳定的长期关系中。
(科幻世界 独家编译)
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