两颗不寻常的白矮星被发现，二元系统如何解答宇宙奥秘？

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作者：文/虞子期

从人类的日常时间概念来看，天空中的那些恒星似乎处于永恒不变的状态，但若将其置于宇宙的时间尺度之上，那么它们中的大部分最终都将演变为白矮星。这是所有中低质量恒星的最后一次进化，并且，这也是一颗恒星生命周期中可观测到的最后一个阶段。不管它们曾经多么闪耀，最终都是以暗淡无光的“恒星尸体”，散落在银河系的各个位置。科学家们观察到了两颗白矮星绕着彼此快速旋转，并将它们称为ZTF J1539 + 5027，该二元系统中两个不寻常白矮星被发现，它们最终是否会合并？而二元系统的引力波，又是如何解答宇宙奥秘的？

两颗不寻常的白矮星被Zwicky发现

这两颗被发现的白矮星明亮而奇怪，两颗处于死亡状态的星球，迅速的绕着另一颗星球旋转，并且每隔七分钟就会掠过另一颗。它们还具有一种特殊的闪烁模式，而这种模式正是由这一对白矮星所创造出来的。ZTF J1539 + 5027中的一颗白矮星相对较小、且比另一颗看上去更明亮，它们和地球的大小大致相当，彼此轨道运行，这也是迄今为止科学家们观测到的轨道第二快的白矮星，以及最快的二元系统。当较大、较冷的恒星在较小、较热的恒星前方经过，较小恒星的星光会被阻挡，从我们的角度来看，其中的一个物体呈现出黯然失色的状态，而对于观测该系统的天文科学家而言，在它们的轨道遮蔽期间，这对天体似乎从视线中消失了大约30秒。

而位于这样的二元系统中的两颗白矮星最终是否会合并，成为了科学家们接下来关注的焦点。它们的最终结局是其中一颗白矮星消耗掉另一颗白矮星，还是它们会在两颗白矮星的轨道中相互残留！参与研究的科学家Burdge表示，通过这两颗白矮星所发出的引力波来看，它们可能会在大约20万年的时间之后发生合并。但其中却充满了一些不定因素，因为当时间过去大约十万年之后，其中那颗较小的白矮星，就可能会开始将自身的物质倾倒在较大的那颗白矮星上，而这样的事件一旦发生，该过程就会防止其轨道进一步缩小、并趋于稳定的状态。

星球的类型在生命周期中如何变化

众所周知，宇宙中的星球有不同的类型，而在大多数星球的生命周期中，它们都会在这个过程中改变自己的类型，而恒星在其一生中如何进化，主要是取决于它们的质量。比如，目前我们的太阳是G型黄色主序星，但遥远的将来，太阳也将耗尽氢气离开主序，然后成为一颗红巨星。在接下去的时间里，它还将爆炸成新星之后，恒星将它的外层变成了一个行星状星云的环，留下的核心将是一颗白矮星，一颗没有氢融合的恒星的外壳。如红矮星一样的较小的恒星，则不会进入红巨星状态。它们只是燃烧了所有的氢，结束了这个过程，成为一个昏暗的白矮星。因为红矮星需要数万亿年的时间来消耗它们的燃料，而这个时间远远超过大约138亿年前的宇宙年龄，所以还没有红矮星成为白矮星。而最大质量的恒星，如果达到太阳质量的八倍或更多，那么，它永远都不会变成白矮星。

许多白矮星在逐渐消失之后，最终会散发出所有的能量成为黑矮星，当白矮星是二元系统的一部分，它可能会将物质从其伴星中拉到自身表面。在一般情况下，白矮星会从同伴身上拉出足够的物质，在新星中爆炸。而当白矮星的质量增加，便可能会得到一些有趣的结果了。其中的一种可能是这样，增加的质量导致它坍缩，成为更密集的中子星。而另一种更具爆炸性的结果是1a型超新星，当白矮星从伴星中拉出物质而引发温度升高，并最终导致失控在一个破坏白矮星的猛烈超新星中引爆，这个过程被称为1a型超新星的“单简并模型”。如果它的同伴不是不是活跃的恒星，而是另一个白矮星而，那么这两个恒星尸体会合并在一起，这个过程则被称为1a型超新星的“双简并模型”。

二元系统的引力波可解答宇宙奥秘

在科学家们看到的众多二元系统中，一般情况下都是其中一颗白矮星，消耗其轨道的其他伙伴，很少发现ZTF J1530 + 5027这样的系统。并且，在很多方面，该二元系统都是独一无二的存在。至于它为何具有如此特殊的属性，研究人员只找到了其中的一部分原因。比如，较小且明亮的白矮星是非常热的，它的温度达到了大约49982摄氏度，这样的温度值比太阳还要高出10倍。这种极端的温度会让白矮星变得更加明亮，而它的轨道也会因此变得更深。正是因为该系统的特殊性，才使它更容易被挑选出来。在我们的银河系中，科学家们将发现成千上万这样的二元系统，虽然到目前为止我们只知道一些。

而这个二元系统由于其黯然失色的性质，所以成为了最具特色的系统之一，科学家们将通过研究这对白矮星的引力波，以辨别它们与地球的之间距离，也将有更多的机会研究引力波，这些都有助于解决宇宙的一些奥秘。 当任何有质量的物体移动时，它都会产生以光速传播的引力波，沿途拉伸和挤压时空，包括这种处于二元系统中的双星系统。这两个物体的相互作用旋转了时空，产生了理论上可以用强大的仪器测量的涟漪，并从源头向外传播。引力波与重力波不同，重力波是行星大气中由于风吹过地球表面地质特征，而产生的涟漪，当对象越大，该对象使时空扭曲的越多。与此同时，引力波还帮助解答了， 关于物质和黑洞性质的重大问题。

长期以来，研究人员一直怀疑被称为宇宙弦的无限密集、无限薄的环可能存在。例如，黑洞的心是无限密集的，无限小的点被称为奇点。如果宇宙弦是真实的，我们可便可能在很大的能量范围内探测到它们的引力波；科学家长期以来一直认为可能存在大爆炸后不到一秒钟出生的黑洞，即原始黑洞，虽然这种黑洞的质量，只跟小行星或行星的质量一般大小。如果我们看到来自某物的引力波达到太阳质量的一半，那么就只有原始的黑洞。找出是否存在黑洞替代方案的一种方法，便是分析科学家目前认为合并黑洞所释放的引力波。当黑洞呈现出彼此螺旋形时，它们应该各自发出引力波，但是它们的事件视界应该吸收直接落在它们上面的部分。然而，由于黑洞替代品缺乏事件视界，它们可以反射引力波，而科学家们就可以通过引力波观测台探测到这些“回波”。

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