这种不稳定的双双星系统可能内爆成Ia型超新星
多星系统在银河系中非常普遍。虽然这些系统中的大多数是由两颗恒星组成的双星系统,但其他系统包含三颗、四颗甚至六颗恒星。
这些系统往往相当稳定,因为不稳定的系统往往会很快分裂或合并,但有时你可以获得一种亚稳定系统。一种持续时间足够长的恒星进化,同时最终仍保持稳定。而那一端可能是一颗超新星。
这一切都归结为引力动力学。在牛顿物理学中,两个孤立的轨道质量总是稳定的。他们可以拥有的唯一路径是椭圆轨道。这就是为什么简单的双星是最常见的多星系统。
一旦你拥有三个或更多群众, 事情就会变得更加复杂。如此复杂,以至于三体问题没有确切的解决方案,更不用说四体或更多了。
幸运的是,我们可以制作高度精确的轨道模型。因此,虽然我们没有针对多恒星系统的精确解决方案,但如果我们对恒星运动进行精确测量,我们就可以创建一个准确的模型。
这些模型非常准确,可以在数百万年内做出良好的预测。这将我们引向一个有趣的恒星系统,称为 HD 74438。
它是在 2017 年由 Gaia-ESO 调查发现的,它就是所谓的光谱双双星。这意味着盖亚的望远镜不足以观测单个恒星,但我们知道它们存在是因为它们的恒星光谱。
当恒星围绕彼此运行时,每颗恒星的光谱多普勒由于它们的相对运动而略有偏移。所以我们可以计算出它们的运动和速度。
HD 74438 的轨道运动。(坎特伯雷大学,约翰山天文台)
在《 自然天文学》 最近的一篇文章中, 一个团队使用 HD 74438 的地面光谱观测来确定这四颗恒星的轨道。
他们证实恒星处于 2 + 2 配置中,其中恒星配对成靠近轨道的双星,它们彼此缓慢地绕轨道运行。但他们的测量结果足够精确,表明外部双星的轻微引力拖拽使内部双星不稳定。
HD 74438 还很年轻。它是一个名为 IC 2391 的疏散星团的一部分,该星团只有 4300 万年的历史。这些恒星的质量都与太阳相似,因此它们的寿命也相似。
如果有足够的时间,这些恒星很可能会以白矮星的形式结束生命。而且由于系统的引力不稳定性很小,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,最终可能导致它们相撞。
这就是事情变得有点有趣的地方,因为 HD 74438 是一个完美的例子,说明了多星系统如何进化以产生白矮星的合并。
白矮星并合是Ia 型超新星发生的一种方式。这些超新星在我们测量宇宙膨胀中发挥着核心作用。HD 74438 等多星系统可能是 Ia 型超新星的主要原因。
虽然双双星只占多星系统的一小部分,但这项研究表明它们通常处于不稳定的长期关系中。
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