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双星系统

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  双星系统是指由两颗恒星组成,相对于其他恒星来说,位置看起来非常靠近的天体系统,联星是指两颗恒星各自在轨道上环绕着共同质量中心的恒星系统。双星可以当成联星的同义词,但一般而言,双星可以是联星,也可以是没有物理关联性,只是从地球观察是在一起的光学双星。

  双星系统是天体物理学中一个重要研究课题,对于研究不同天体间的关系问题具有重要意义。

  1650年,Giovanni Battista Riccioli在大北斗(大熊座)发现双星系统。

  1685年,在南天的南十字座,丰特奈神父发现了明亮的十字架二双星系统。

  1767年,约翰·米契尔最早提出双星可能彼此间有着物理上的关联性,他认为双星都是由彼此对齐而形成的可能性太小。

  1779年,威廉·赫歇尔开始观测双星系统,不久就发表了含700对双星的目录。

  1827年,第一个双星系统的完整轨道大熊座Xi,由Félix Savary计算完成。

  1844年,德国天文学家贝塞尔根据它的移动路径出现的波浪图形推断天狼星是一颗双星,因为该星在附近空间中沿一条呈波形的轨迹运动。天狼星及其伴星都在偏心率颇大的轨道上互相绕转,绕转的周期是49.9年,平均距离约为日地距离的20倍。尽管亮星光芒四射,用大望远镜还是不难看到那颗7等的伴星。伴星的质量与太阳差不多,它的半径却只有太阳的1/50,密度则比太阳大得多,平均密度为30kg/立方厘米,是第一颗被发现的白矮星。

  双星有多种。一颗恒星围绕另外一颗恒星运动,并且互相有引力作用,称为物理双星;一般所说的双星,没有特别指明的话,都是指物理双星。

  有的双星在相互绕转时,会发生类似日食的现象,从而使这类双星的亮度周期性地变化。这样的双星称为食双星食变星。食双星一般都是分光双星。

  还有的双星,不但相互之间距离很近,而且有物质从一颗子星流向另一颗子星,这样的双星称为密近双星。

  在银河系中,双星的数量非常多,估计不少于单星。研究双星,不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义,

  其中一个的万有引力由另一个星体提供,反之相同。它们的向心加速度之比为他们质量的反比。

  注意:行星围绕恒星做匀速圆周运动,或者卫星绕行星做圆周运动时,万有引力作用的距离,刚好是行星(或卫星)圆周运动的轨道半径,但是在双星系统中的引力作用的距离与双星运动的轨道半径是不同的,双星系统中两星做圆周运动时的角速度和周期是一定相同的。它们的线速度之比与其各自运行的轨道半径之比相同。

  虽然这种可能性相当低,但经由重力捕获将两颗恒星结合在一起创造出双星系统,并不是不可能的。在这个过程中,需要三个天体,依据能量守恒律需要一个物天体带走被捕获天体的能量。但双星系统数量众多,这不可能是形成双星系统的主要程序。

  三颗恒星位置接近,在三者相互扰动之下,系统终会将三颗恒星中的一颗抛出,并且假设在没有明显的进一步扰动下,留下来的两颗星会形成稳定的双星系统。

  当一颗主序星在演化的过程中尺寸增加时,或许会超出它的洛希瓣,意味着有些物质可能会进入伴星的重力牵引大于它本身引力的区域。这样的结果是质量从一颗恒星由所谓的洛希瓣溢流,经由吸积盘的吸收或直接的撞击,而传输至另一颗恒星(伴星),形成双星系统。

  双星系统中恒星的轨道周期可以短于一小时(如猎犬座AM),或是数天(天琴座β型变星),但是也有长达数十万年的(环绕着南门二半人马座αAB)的比邻星)。

  12年8月28日,美国一个天文学研究团队发布最新研究成果,他们利用“开普勒”太空望远镜首次观测到一个双星系统中两个行星围绕一对恒星运转。此前的天文学研究已证实,宇宙中的恒星多数不会像太阳一样“孤独地”运转,而往往会伴随另一颗恒星,并且两者相互环绕运转。天文学家已在这些双星系统中发现围绕它们公转的行星,但数量都没有超过一个。

  据领导这项研究的美国州立圣迭戈大学天文学家杰罗姆·欧罗斯介绍,新发现的双星系统被命名为“Kepler-47”,这一系统中的其中一个恒星具有类似太阳的体积,另一个的体积仅有它的三分之一。两个行星的大小则与海王星相近,它们在相当近的轨道上围绕双星公转。

  更重要的是,在最外围轨道运转的那颗行星,恰恰处在天文学家称为“宜居地带”的位置上,其进一步的研究有可能发现类似地球的宜居行星。

  2013年4月1日息,据国外媒体报道,法国科学家认为他们已经在特别遥远的一个星系里,捕捉到一颗天体2MASS0103(AB)b围绕两个太阳运行的第一张图,由法国格勒诺布尔约瑟夫傅立叶大学的菲利普-达拉姆及其同事在2012年11月拍摄到。他们查阅望远镜的档案数据后发现,这个巨大天体在2002年到2012年间运行了相当远的一段距离。

  他们认为,这颗星球的运行轨道距离双子星大约有125亿公里。它距离它的主星非常近,很有可能正是双子星周围的尘埃盘形成了该天体,很多行星都是这么诞生的。但是2MASS0103(AB)b的质量是木星的12到14倍,位于行星和降级恒星褐矮星之间的分界线上。

  2011年10月17日,英国科学家确认了一颗与4颗恒星相伴的行星,这意味着该行星的天空上有“四个太阳”,这是天文界首次发现此类天体系统。这颗行星位于天鹅座,距地球约3200光年,大约是地球大小的6.2倍。

  研究人员发现,这颗被称作PH1的行星绕着一个双星系统旋转,而同时还有另一个双星系统绕着前一个双星系统转动,这意味着同时有4颗恒星照亮它的天空。但这样的系统也让天文学家困惑,不明白这颗行星如何能在4颗恒星的引力下稳定存在而没有被“撕碎”。

  双星系统是两颗恒星互绕旋转的系统,这种系统并不罕见,但拥有行星的双星系统并不多。在数以千计的已知行星中,此前只发现有6颗行星是绕双星系统旋转的。而本次发现的行星PH1是第一颗同时还伴有另一个双星系统的行星。

  智利欧洲南方天文台的望远镜拍到的这张图片显示,一颗巨大的天体围绕一对双子星运行。然而,它的体积非常大,研究人员无法确定它是一颗降级恒星,还是一颗特别庞大的行星。他们表示,确定它的身份将有助于人们更好地了解恒星和行星是如何形成的。

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