國家科學(xué)基金會(huì)基特峰國家天文臺(tái)的2.1米望遠(yuǎn)鏡使用一種新儀器進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了迄今為止速度最快的食雙星（白矮星）。這顆快速軌道運(yùn)行的恒星公轉(zhuǎn)周期只有6.91分鐘，預(yù)計(jì)將成為未來天基引力波探測(cè)器LISA探測(cè)到的最強(qiáng)引力波源之一。像太陽這樣的恒星在生命末期膨脹成一顆紅巨星后，最終會(huì)演化成一顆致密的白矮星，這顆白矮星質(zhì)量和太陽一樣，被壓縮到與地球相當(dāng)大小的體積。

類似地，當(dāng)食雙星演化時(shí)，它們可以將其伴星吞沒在紅巨星階段，并螺旋靠近，最終留下一顆接近的白矮星雙星。具有非常緊密軌道的白矮星雙星被認(rèn)為是引力波輻射的強(qiáng)源。雖然預(yù)期這種系統(tǒng)會(huì)相對(duì)普遍，但事實(shí)證明這種系統(tǒng)難以捉摸，迄今只確定了少數(shù)幾個(gè)。目前正在帕洛瑪天文臺(tái)和凱特峰國家天文臺(tái)進(jìn)行的一項(xiàng)新夜空研究正在改變這種情況。每天晚上，加州理工學(xué)院的Zwicky Transient Facility (ZTF)都會(huì)用帕洛瑪天文臺(tái)的1.22米望遠(yuǎn)鏡掃描天空，尋找移動(dòng)、閃爍或其他亮度變化的物體。

有希望的候選者將在基特峰2.1米望遠(yuǎn)鏡上使用一種新的儀器，基特峰2.1米電子倍增演示儀(KPED)，來識(shí)別短周期食雙星。電子倍增演示儀用于測(cè)量天體光源亮度變化的速度和靈敏度。這種方法導(dǎo)致了ZTF J1539+5027(或簡(jiǎn)稱J1539)的發(fā)現(xiàn)，這是一顆白矮星，以目前已知的最短周期(僅6.91分鐘)使雙星黯然失色。這兩顆恒星的軌道非常接近。加州理工學(xué)院研究生凱文·伯奇解釋說：當(dāng)較暗的恒星經(jīng)過較亮恒星前時(shí)，它會(huì)擋住大部分光線，導(dǎo)致我們?cè)赯TF數(shù)據(jù)中看到的7分鐘閃爍模式。

引力波強(qiáng)源

據(jù)預(yù)測(cè)，近軌道運(yùn)行的白矮星會(huì)以更近、更快速度螺旋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)通過發(fā)射引力波而損失能量。J1539的軌道是如此緊密，以至于它的軌道周期預(yù)計(jì)在短短幾年后就會(huì)明顯縮短。Burdge團(tuán)隊(duì)通過將新結(jié)果與過去10年獲得的檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，證實(shí)了廣義相對(duì)論對(duì)縮小軌道的預(yù)測(cè)。J1539是一顆稀有的寶石，它是僅有的幾個(gè)已知的引力波源之一，引力波是空間和時(shí)間的漣漪，將被未來歐洲太空任務(wù)LISA(激光干涉儀太空天線)探測(cè)到，預(yù)計(jì)將于2034年發(fā)射。

LISA將與美國國家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation)的陸基LIGO(激光干涉儀引力波觀測(cè)站)類似，后者在2015年首次直接探測(cè)到一對(duì)相互碰撞的黑洞的引力波，創(chuàng)造了歷史。LISA將以較低的頻率探測(cè)來自太空的引力波。J1539與LISA非常匹配，J1539的4.8 mHz引力波頻率接近LISA的靈敏度峰值。

望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)還在繼續(xù)

基特峰天文臺(tái)2.1米望遠(yuǎn)鏡是在該地區(qū)建造的第二架大型望遠(yuǎn)鏡，自1964年以來一直在持續(xù)運(yùn)行。它的歷史包括許多重要天體物理學(xué)發(fā)現(xiàn)，如類星體光譜中的萊曼-阿爾法森林，星系的第一個(gè)引力透鏡，第一顆跳動(dòng)的白矮星，以及對(duì)太陽等恒星雙星頻率的首次全面研究，最新結(jié)果延續(xù)了其歷史悠久的記錄。Kitt Peak國家天文臺(tái)主任兼NOAO代理主任Lori Allen說：我們很高興看到2.1米望遠(yuǎn)鏡，現(xiàn)在已經(jīng)有50多年的歷史了，仍然是一個(gè)強(qiáng)大的發(fā)現(xiàn)平臺(tái)。

美國國家科學(xué)基金會(huì)NOAO項(xiàng)目負(fù)責(zé)人克里斯·戴維斯說：這些美妙的觀測(cè)進(jìn)一步證明，在現(xiàn)代，尖端科學(xué)可以用2.1米等中等大小的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行。值得注意的是，J1539的發(fā)現(xiàn)只使用了預(yù)期來自ZTF的數(shù)據(jù)的一小部分。它是在ZTF團(tuán)隊(duì)最初對(duì)1000萬顆恒星分析中發(fā)現(xiàn)的，而該項(xiàng)目最終將研究超過10億顆恒星。國家科學(xué)基金會(huì)負(fù)責(zé)數(shù)學(xué)和物理科學(xué)的助理主任安妮·金尼說：ZTF天文學(xué)家在上線僅幾個(gè)月后就發(fā)現(xiàn)了白矮星以創(chuàng)紀(jì)錄的速度相互環(huán)繞，這一發(fā)現(xiàn)將極大地提高我們對(duì)這些系統(tǒng)的理解，這是一個(gè)尚未到來的驚喜。

博科園｜研究/來自：天文研究大學(xué)協(xié)會(huì)

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1403-0

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