北京時(shí)間2022年7月7日，國(guó)際科學(xué)期刊英國(guó)《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》（MNRAS）在線發(fā)布了中澳科學(xué)家聯(lián)合完成的一項(xiàng)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)韓占文院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和澳大利亞國(guó)立大學(xué)克里斯·沃爾夫（Chris Wolf）領(lǐng)導(dǎo)的星圖家（SkyMapper）團(tuán)隊(duì)，合作發(fā)現(xiàn)了一顆剛剛完成共有包層拋射的雙星，被拋射的共有包層正在以大約每秒200公里的速度離開雙星系統(tǒng)。這是科學(xué)家第一次在觀測(cè)上發(fā)現(xiàn)雙星共有包層演化這一關(guān)鍵過程的直接證據(jù)——他們看到了被雙星拋向太空的膨脹的共有包層！這一重要發(fā)現(xiàn)將開啟人們通過天文觀測(cè)精確刻畫雙星共有包層演化這一重要過程的研究。?

　　天空中絕大多數(shù)發(fā)光的天體都是恒星，恒星中大約一半位于雙星系統(tǒng)，它們?cè)谝Φ淖饔孟孪嗷ダ@轉(zhuǎn)。雙星演化會(huì)改變恒星既有的演化命運(yùn)，解釋了恒星世界的絕大部分謎團(tuán)，會(huì)形成雙黑洞、雙中子星等在現(xiàn)代天文學(xué)研究中占有重要地位的天體。?

　　雙星演化有一個(gè)至關(guān)重要的過程被稱之為雙星共有包層演化：雙星中的一顆恒星由于物質(zhì)損失劇烈膨脹，將另一顆恒星包裹在外包層內(nèi)，形成一個(gè)共有包層（圖1）。恒星的既有演化路徑被打斷，隨后的演化命運(yùn)由共有包層演化過程決定，共有包層有可能被拋射，形成短周期雙星，或者兩顆恒星并合成一顆恒星。雙星共有包層演化過程由波蘭裔美國(guó)科學(xué)家玻丹·帕琴斯基（B. Paczynski）于?1976年提出，近半個(gè)世紀(jì)以來一直沒有被真正觀測(cè)到。因此，科學(xué)家們很難知道這一階段真實(shí)發(fā)生了什么。?

　　云南天文臺(tái)李江丹、韓占文和澳大利亞國(guó)立大學(xué)克里斯·沃爾夫博士等通過澳大利亞國(guó)立大學(xué)2.3米寬視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡和開普勒衛(wèi)星等觀測(cè)數(shù)據(jù)，在南天區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)距離我們23000光年的“熱亞矮星+白矮星”雙星系統(tǒng)J 1920：兩顆星之間的距離越來越近（圖2a），它們的周圍有一個(gè)正在膨脹的殼層，以大約每秒200公里的速度離開雙星（圖2b）。這個(gè)膨脹的殼層被證明是大約1萬年前被雙星拋射的共有包層（圖2c）。雙星持續(xù)的軌道收縮表明，共有包層殘余物質(zhì)和雙星的軌道運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)ё哕壍澜莿?dòng)量，這是除了磁滯效應(yīng)、引力波輻射和質(zhì)量損失之外的一種新的角動(dòng)量損失機(jī)制。?

　　這一發(fā)現(xiàn)的重要意義，在于把一個(gè)理論設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)。科學(xué)家們不僅在觀測(cè)上首次看到了雙星共有包層演化的證據(jù)，還可以通過觀測(cè)來精確刻畫這一關(guān)鍵過程。這是本領(lǐng)域一個(gè)里程碑的發(fā)現(xiàn)，在此之前，科學(xué)家們只能大致唯象地描述這一過程，不能精確數(shù)值模擬，也沒有直接觀測(cè)證據(jù)。?

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：12090040/3)、國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：12125303)等的資助。?

? ??????論文鏈接

??

?

圖1.雙星共有包層演化示意圖

?

?

?

圖2. (a)： 雙星系統(tǒng)J1920軌道周期隨著時(shí)間的變化；(b)：利用J1920光譜中的Ca II H&K線測(cè)量共有包層的拋射速度；(c)：雙星在AGB通道中的演化軌跡；(d)：雙星系統(tǒng)J1920的示意圖，其展示了一個(gè)雙星系統(tǒng)正在拋射共有包層