正如潮汐涌入海滩一样,海浪在盐水和泡沫的飞溅中拍打着。在距离地球数光年的地方,一个类似的场景正在更大的尺度上上演,滚烫气体的波浪膨胀到我们太阳的三倍高度,然后坍塌到一颗超巨星的表面,这是根据最近发表在《自然·天文学》杂志上的一项研究。
在被称为“心跳”恒星的偏心双星系统中,一颗恒星在彼此环绕时会扭曲其伴星的形状——有点像月球在环绕地球时产生海洋潮汐一样。这些由热气体组成的恒星潮汐通常会膨胀到恒星总直径的约 0.1%,从而导致天文学家可以在地球上探测到的恒星系统亮度变化。
哈佛-史密森天体物理学中心的 天体物理学家、研究合著者摩根·麦克劳德 (Morgan MacLeod) 说,距离 20 万光年的 MACHO 80.7443.1718 系统存在着截然不同的情况。这个系统中较小的恒星在其巨大的伴星上引起的潮汐振幅达到了较大恒星尺寸的 20%,将其扭曲成“像橄榄球一样的”形状,麦克劳德解释道。“它怎么能支撑这么大的波浪呢?”他想知道。
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简而言之,它无法支撑。麦克劳德和他的同事亚伯拉罕·勒布创建了一个恒星运动的计算机模型,发现该系统最终将无法维持如此巨大的波浪。轨道距离正在缩小,来自波浪的滚烫气体和碎屑的喷射正在导致较大的恒星失去质量。研究人员将这对注定失败的星体昵称为“心碎”恒星。
“在这个系统中,恒星在轨道运行期间彼此非常靠近,”加州理工学院的天体物理学家詹姆斯·富勒说,他没有参与这项新研究。“你会看到比我们在其他系统中通常看到的更剧烈的反应。”随着质量是太阳 35 倍的较大恒星从其较小的伴星中虹吸能量,恒星之间的距离每年都在缩小。麦克劳德预计,随着轨道进一步缩小,波浪只会变得更加强大。物理学家尚不清楚这样的恒星最终是否会碰撞并合并成一颗恒星。
太空望远镜科学研究所的天文学家苏珊·E·穆拉利说,研究双星相互作用可能有助于天体物理学家预测该系统的最终命运,她没有参与这项研究。在大质量恒星生命的尽头,它们要么坍缩成黑洞,要么停滞为中子星——但对于这些所谓的“心碎”恒星,科学家们不知道最终会是哪种情况。
穆拉利说:“如果一颗大质量恒星的大部分生命都在与另一颗恒星相互作用中度过,那么这可能会对双星最终演化产生“有趣的 影响”。