在SS天鵝座的觀測(cè)中返回“牛頓時(shí)代”
房地產(chǎn)業(yè)有一句經(jīng)典的名言:地段、地段、還是地段,天文學(xué)界有一句經(jīng)典的表述:位置、位置、還是位置。在業(yè)余天文愛(ài)好者的幫助下,天文學(xué)家應(yīng)用了高中的數(shù)學(xué)工具,成功地解決了一個(gè)天文的難題。有一類(lèi)恒星體產(chǎn)生了定期的爆發(fā),準(zhǔn)確地測(cè)量恒星的距離,為類(lèi)似恒星距離的測(cè)量提供一個(gè)范例。天文學(xué)家使用了國(guó)家級(jí)射電天文臺(tái)的超長(zhǎng)基線陣列(VLBA)和歐洲的VLBI組網(wǎng)系統(tǒng)(EVN),對(duì)一個(gè)有多次觀測(cè)記錄的變星體的距離進(jìn)行了十分精確的測(cè)量。SS天鵝座是一個(gè)雙星系的變星體,距離地球?yàn)?70光年。
天文學(xué)家從SS天鵝座距離的精確測(cè)量中取得了意外收獲,對(duì)雙星系定期爆發(fā)的機(jī)制有了不同的解釋?zhuān)ㄆ诒l(fā)的SS天鵝座是一個(gè)特例,了解了SS天鵝座的爆發(fā)機(jī)制有助于理解其它的雙星系??仆⒋髮W(xué)位于澳大利亞的佩斯市,詹姆斯·米勒—瓊斯在科廷大學(xué)開(kāi)展了對(duì)SS天鵝座距離的精確測(cè)量,科廷大學(xué)是國(guó)際射電天文學(xué)研究中心的一個(gè)“網(wǎng)點(diǎn)“。SS天鵝座已被天文學(xué)家觀測(cè)了多次,但是,過(guò)去的觀測(cè)成果難以解釋其運(yùn)行的機(jī)制,SS天鵝座的定期爆發(fā)機(jī)制依然是個(gè)謎,對(duì)SS天鵝座距離的精確測(cè)量有助于天文學(xué)家解釋其定期爆發(fā)的機(jī)制。

天鵝星座內(nèi)的SS天鵝座是一個(gè)雙星系,由一顆高致密物質(zhì)的白矮星和和一顆較低質(zhì)量的紅矮星組成,白矮星產(chǎn)生了強(qiáng)烈的引力拖動(dòng),吸附了伴隨的紅矮星,紅矮星在引力拖動(dòng)下產(chǎn)生了變形,呈現(xiàn)了圓形的蝶狀體,紅矮星在白矮星的周?chē)D(zhuǎn)動(dòng),相當(dāng)于白矮星的伴星,“紅白恒星”相互繞轉(zhuǎn)的周期大約為6小時(shí),雙星體平均每49天發(fā)生一次強(qiáng)烈的爆發(fā),極大程度地照亮了整個(gè)雙星系。SS天鵝座之類(lèi)的雙星被天文學(xué)家稱(chēng)為矮新星,雙星爆發(fā)與兩顆恒星之間物質(zhì)轉(zhuǎn)移的變化率有關(guān),白矮星有強(qiáng)烈的引力拖動(dòng),組成紅矮星的物質(zhì)通過(guò)圓形蝶狀體被輸送到白矮星的“腹中”,物質(zhì)的轉(zhuǎn)移速率高說(shuō)明轉(zhuǎn)移的過(guò)程平穩(wěn),物質(zhì)的轉(zhuǎn)移速率低說(shuō)明轉(zhuǎn)移的過(guò)程不穩(wěn)定,不穩(wěn)定的紅矮星蝶狀圓盤(pán)體觸動(dòng)了雙星系的爆發(fā)。
所有已知的矮新星都有觸發(fā)或爆發(fā)的機(jī)制,以前對(duì)SS天鵝座距離的測(cè)量不夠精準(zhǔn),1999年,2004年,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡測(cè)得的SS天鵝座的距離為520光年。詹姆斯·米勒—瓊斯解釋說(shuō),哈勃衛(wèi)星的測(cè)量值有明顯的不足,SS天鵝座的距離為520光年,它將是太空中最明亮的矮新星,足夠多的物質(zhì)將會(huì)穿越紅矮星的圓形碟狀體,從紅矮星轉(zhuǎn)移到達(dá)白矮星,但SS天鵝座雙星體十分穩(wěn)定。SS天鵝座的距離可能更近,雙星體顯示了亮度更低的固有屬性,矮新星的爆發(fā)機(jī)制得到了完美的解釋。
天文學(xué)家使用了射電望遠(yuǎn)鏡VLBA和EVN,重新測(cè)量了SS天鵝座的距離,兩臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡被合并為單一而精準(zhǔn)高的射電望遠(yuǎn)鏡,保證了SS天鵝座距離測(cè)量的精準(zhǔn)性。當(dāng)?shù)厍蜣D(zhuǎn)動(dòng)到太陽(yáng)的反面時(shí),天文學(xué)家以天空中的明亮星體為參照物,測(cè)量了星體的微小移動(dòng),利用視差效應(yīng)直接測(cè)量了相對(duì)遙遠(yuǎn)天體的距離,天文測(cè)量應(yīng)用了高中幾何簡(jiǎn)單的三角視差法,他們發(fā)現(xiàn)SS天鵝座爆發(fā)時(shí)釋放了巨量的射電輻射。從2010年到2012年,業(yè)余天文學(xué)家多次觀測(cè)了SS天鵝座的爆發(fā),觀測(cè)數(shù)據(jù)送到了專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu),天文學(xué)家利用大型射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了精確的觀測(cè)。

過(guò)去對(duì)SS天鵝座距離的測(cè)量出現(xiàn)了偏差,原因是多方面的,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的可見(jiàn)光和射電波測(cè)量各有優(yōu)勢(shì),在超越銀河系尺度的背景上,大型射電望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。哈勃望遠(yuǎn)鏡以銀河系的某顆恒星作為距離測(cè)量的參考點(diǎn)。在選擇遙遠(yuǎn)距離的穩(wěn)定參考點(diǎn)時(shí),射電望遠(yuǎn)鏡在測(cè)量時(shí)一般不受其它誤測(cè)因素的影響。加拿大的阿爾伯塔大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、英國(guó)的南安普頓大學(xué)、荷蘭的奈梅亨大學(xué)、美國(guó)的變星觀測(cè)協(xié)會(huì)進(jìn)行了合作研究,美國(guó)變星觀測(cè)協(xié)會(huì)的總部位于馬賽諸塞州的坎布里奇,《科學(xué)》雜志發(fā)布了國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)成果。
1896年,天文學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)了SS天鵝座,它是業(yè)余天文學(xué)家最關(guān)注的天體之一,在過(guò)去的一個(gè)多世紀(jì),SS天鵝座得到了大約50多萬(wàn)次的觀測(cè),該變星體受到了廣泛關(guān)注和深入研究,但是,高頻次或高密集的觀測(cè)仍然出現(xiàn)了錯(cuò)誤,它的爆發(fā)機(jī)制得不到精確的距離測(cè)量的解釋?zhuān)y以說(shuō)明亮度變化的細(xì)節(jié)性。在業(yè)余天文學(xué)家的幫助下,天文學(xué)家現(xiàn)在應(yīng)用了高中幾何的三角視差法,使用大型的陣列射電望遠(yuǎn)鏡測(cè)定了SS天鵝座的精準(zhǔn)距離,最新確定的距離為370光年,天文學(xué)家實(shí)際看到的是SS天鵝座在370年前的圖景,正好是科學(xué)巨匠艾薩克·牛頓生活的年代。

(編譯:2021-5-27)
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