SS天鵝座讓天文學家回望“牛頓時代”

房地產行業有一句經典名言:地段、地段、還是地段,天文學界有一句經典表述:位置、位置、還是位置。天文學家最近得到了業餘天文愛好者的幫助,他們以高中數學工具為抓手成功地解決了一個天文難題。一類恆星體形成了定期爆發的機制,天文學家準確地測量了這類恆星的距離,為對類似恆星的距離測量提供了一個範例。他們使用了國家射電天文臺超長基線陣列(VLBA)和歐洲VLBI的組網系統(EVN),對其中一個有過最多觀測的變星體的距離進行了精確的測量。SS天鵝座是一個雙星系的變星體,它距離地球為370光年。

對SS天鵝座距離的精確定位讓天文學家獲得了意外收穫,他們找到了雙星系定期爆發機制的一種新的解釋,SS天鵝座的定期爆發是一個特例,對SS天鵝座爆發機制的解釋適用於其它的雙星系。澳大利亞佩斯市科廷大學的詹姆斯·米勒—瓊斯指導了對SS天鵝座精準距離的測量,科廷大學形成了國際射電天文學研究中心的“網點“。天文學家對SS天鵝座進行了次數最多的觀測,但是,過去的定位成果不能用於解釋它的運行機制,不能揭示它的定期爆發機制,對SS天鵝座的精確定位幫助天文學家找到了一種對定期爆發機制的標準解釋。

SS天鵝座讓天文學家回望“牛頓時代”

位於天鵝星座的SS天鵝座是一個雙星系,它由一顆高緻密物質的白矮星和和伴隨的一顆較低質量的紅矮星組成,白矮星以強烈的引力拖動和吸附了周圍的紅矮星,引力的拖動使得紅矮星發生了變形,呈現了一種圓性的蝶狀體,紅矮星蝶狀體在白矮星周圍旋轉,它是一顆白矮星的伴星。“紅白恆星”相互繞轉的週期大約為6個小時,雙星體平均每49天發生一次強烈的爆發,極大地照亮了整個雙星系統,科學家將SS天鵝座一類的雙星稱之為矮新星,它的爆發源自於兩顆恆星之間物質轉移的變化率,白矮星具有強烈的引力作用,組成紅矮星的物質通過圓形的蝶狀體輸送到白矮星的“胃口”,物質轉移的速率高意味著轉移過程的平穩,物質轉移的速率低意味著轉移過程的不穩定,紅矮星的蝶狀圓盤體的不穩定性觸動了爆發。

所有已知的矮新星遵循觸發、或爆發的機制,人們以前對SS天鵝座距離的測定不夠準確,在1999年、2004年,哈勃太空望遠鏡對SS天鵝座距離的測定為520光年,詹姆斯·米勒—瓊斯認為,哈勃衛星的測定值存在明顯的問題,如果SS天鵝座定位在520光年的距離,那麼它將是太空最明亮的矮新星,將有足夠的物質穿越紅矮星的圓形碟狀體,從紅矮星轉移到達白矮星,而SS天鵝座雙星體非常穩定。如果SS天鵝座的距離更近,那麼雙星體固有的屬性顯示它的亮度更低,這適合於對矮新星爆發機制的標準解釋。

SS天鵝座讓天文學家回望“牛頓時代”

天文學家以射電望遠鏡VLBA和EVN重新測量SS天鵝座的距離,他們將兩臺射電望遠鏡合併為單一、高精準的射電望遠鏡,確保了對SS天鵝座距離的精準測量。當地球運轉到太陽的反面時,天文學家以天空顯著的星體為參照物,測量它們的微小移動,他們利用視差效應來直接測量相對遙遠天體的距離,簡易的天文測量應用了高中幾何三角視差法的原理。天文學家發現,SS天鵝座在爆發期間釋放大量的射電輻射。從2010年到2012年,業餘天文學家觀測了SS天鵝座的爆發,他們將觀測數據提交到專業機構,天文學家以大型射電望遠鏡進行了更詳細的觀測。

SS天鵝座距離測量出現偏差的原因有幾種,哈勃太空望遠鏡在可見光和射電波的測量方面各有優勢,而射電望遠鏡對超越銀河系尺度背景的天體測量具有獨特的優勢。哈勃望遠鏡將銀河系的一顆恆星作為參考點。對於選擇遙遠距離的穩定參考點,射電望遠鏡的測量通常不受其它誤測因素的影響。加拿大阿爾伯塔大學、弗吉尼亞大學、英國南安普頓大學、荷蘭奈梅亨大學、美國變星觀測協會共同合作,變星觀測協會總部設在馬賽諸塞州的坎布里奇。國際科學團隊將研究成果刊登在《科學》雜誌。

SS天鵝座讓天文學家回望“牛頓時代”

1896年,天文學家第一次發現了SS天鵝座,它是受到業餘天文學家關注的普及性最高的天體之一,SS天鵝座在過去的一個多世紀獲得了大約50多萬次的觀測,它是一個得到廣泛關注、深入研究的變星體,然而,對它高頻次、密集的觀測和研究仍然出現錯誤之處,不能以精確距離的測量來揭示它爆發機制的形成,不能說明它亮度變化的細節原因。現在,在業餘天文學家和幫助下,天文學家應用了高中幾何的“三角視差法”,他們以大型陣列的射電望遠鏡測定了SS天鵝座的精準距離,它距離我們的地球為370光年。我們實際上看到了SS天鵝座370年以前的圖景,那正好是科學巨匠艾薩克·牛頓生活的年代。

SS天鵝座讓天文學家回望“牛頓時代”




(編譯:2013-5-27)


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