星空有约|探秘双星演化 科学家首次发现共有包层演化直接证据

科学家观测到双星抛向太空的膨胀的共有包层（艺术图）。（中科院云南天文台供图）

在宇宙中，约有一半的恒星以双星系统形式存在。现代天文学理论中，双黑洞、双中子星、双白矮星等重要天体的形成都是双星共有包层演化的结果。然而，自双星共有包层演化过程提出近半个世纪以来，共有包层此前从未被观测到。

日前，中国科学院云南天文台韩占文院士研究团队和澳大利亚国立大学研究团队合作，首次“看到”了被双星抛向太空的膨胀的共有包层，在观测上发现了双星共有包层演化过程的直接证据。相关成果7日在英国《皇家天文学会月刊》在线发表。

双星共有包层演化示意图。（中科院云南天文台供图）

双星系统中，两颗恒星在引力的作用下相互绕转。双星共有包层演化是双星演化中一个至关重要的过程，在这个过程里，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，形成一个共有包层。

“处于这一阶段的双星系统就像一个‘双黄蛋’，双星是两个‘蛋黄’，共有包层是‘蛋清’。”韩占文说，共有包层演化将决定双星演化的结局，两颗恒星在共有包层作用下并合成一颗恒星；或者共有包层被抛射出去，两颗恒星形成短周期双星。

双星共有包层演化数值模拟。（中科院云南天文台供图）

此项研究中，研究团队通过开普勒卫星和澳大利亚国立大学2.3米宽视场望远镜等的观测数据，发现了一个距离我们23000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。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。

此外，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。

J1920示意图。（中科院云南天文台供图）

“这一发现的重要意义，在于把一个理论设想变成了现实。科学家们不仅在观测上首次看到了双星共有包层演化的证据，还可以通过观测来精确刻画这一关键过程。”韩占文说。

统筹：陈芳、刘心惠

记者：张泉