SS天鹅座让天文学家回望“牛顿时代”

房地产行业有一句经典名言:地段、地段、还是地段,天文学界有一句经典表述:位置、位置、还是位置。天文学家最近得到了业余天文爱好者的帮助,他们以高中数学工具为抓手成功地解决了一个天文难题。一类恒星体形成了定期爆发的机制,天文学家准确地测量了这类恒星的距离,为对类似恒星的距离测量提供了一个范例。他们使用了国家射电天文台超长基线阵列(VLBA)和欧洲VLBI的组网系统(EVN),对其中一个有过最多观测的变星体的距离进行了精确的测量。SS天鹅座是一个双星系的变星体,它距离地球为370光年。

对SS天鹅座距离的精确定位让天文学家获得了意外收获,他们找到了双星系定期爆发机制的一种新的解释,SS天鹅座的定期爆发是一个特例,对SS天鹅座爆发机制的解释适用于其它的双星系。澳大利亚佩斯市科廷大学的詹姆斯·米勒—琼斯指导了对SS天鹅座精准距离的测量,科廷大学形成了国际射电天文学研究中心的“网点“。天文学家对SS天鹅座进行了次数最多的观测,但是,过去的定位成果不能用于解释它的运行机制,不能揭示它的定期爆发机制,对SS天鹅座的精确定位帮助天文学家找到了一种对定期爆发机制的标准解释。

SS天鹅座让天文学家回望“牛顿时代”

位于天鹅星座的SS天鹅座是一个双星系,它由一颗高致密物质的白矮星和和伴随的一颗较低质量的红矮星组成,白矮星以强烈的引力拖动和吸附了周围的红矮星,引力的拖动使得红矮星发生了变形,呈现了一种圆性的蝶状体,红矮星蝶状体在白矮星周围旋转,它是一颗白矮星的伴星。“红白恒星”相互绕转的周期大约为6个小时,双星体平均每49天发生一次强烈的爆发,极大地照亮了整个双星系统,科学家将SS天鹅座一类的双星称之为矮新星,它的爆发源自于两颗恒星之间物质转移的变化率,白矮星具有强烈的引力作用,组成红矮星的物质通过圆形的蝶状体输送到白矮星的“胃口”,物质转移的速率高意味着转移过程的平稳,物质转移的速率低意味着转移过程的不稳定,红矮星的蝶状圆盘体的不稳定性触动了爆发。

所有已知的矮新星遵循触发、或爆发的机制,人们以前对SS天鹅座距离的测定不够准确,在1999年、2004年,哈勃太空望远镜对SS天鹅座距离的测定为520光年,詹姆斯·米勒—琼斯认为,哈勃卫星的测定值存在明显的问题,如果SS天鹅座定位在520光年的距离,那么它将是太空最明亮的矮新星,将有足够的物质穿越红矮星的圆形碟状体,从红矮星转移到达白矮星,而SS天鹅座双星体非常稳定。如果SS天鹅座的距离更近,那么双星体固有的属性显示它的亮度更低,这适合于对矮新星爆发机制的标准解释。

SS天鹅座让天文学家回望“牛顿时代”

天文学家以射电望远镜VLBA和EVN重新测量SS天鹅座的距离,他们将两台射电望远镜合并为单一、高精准的射电望远镜,确保了对SS天鹅座距离的精准测量。当地球运转到太阳的反面时,天文学家以天空显著的星体为参照物,测量它们的微小移动,他们利用视差效应来直接测量相对遥远天体的距离,简易的天文测量应用了高中几何三角视差法的原理。天文学家发现,SS天鹅座在爆发期间释放大量的射电辐射。从2010年到2012年,业余天文学家观测了SS天鹅座的爆发,他们将观测数据提交到专业机构,天文学家以大型射电望远镜进行了更详细的观测。

SS天鹅座距离测量出现偏差的原因有几种,哈勃太空望远镜在可见光和射电波的测量方面各有优势,而射电望远镜对超越银河系尺度背景的天体测量具有独特的优势。哈勃望远镜将银河系的一颗恒星作为参考点。对于选择遥远距离的稳定参考点,射电望远镜的测量通常不受其它误测因素的影响。加拿大阿尔伯塔大学、弗吉尼亚大学、英国南安普顿大学、荷兰奈梅亨大学、美国变星观测协会共同合作,变星观测协会总部设在马赛诸塞州的坎布里奇。国际科学团队将研究成果刊登在《科学》杂志。

SS天鹅座让天文学家回望“牛顿时代”

1896年,天文学家第一次发现了SS天鹅座,它是受到业余天文学家关注的普及性最高的天体之一,SS天鹅座在过去的一个多世纪获得了大约50多万次的观测,它是一个得到广泛关注、深入研究的变星体,然而,对它高频次、密集的观测和研究仍然出现错误之处,不能以精确距离的测量来揭示它爆发机制的形成,不能说明它亮度变化的细节原因。现在,在业余天文学家和帮助下,天文学家应用了高中几何的“三角视差法”,他们以大型阵列的射电望远镜测定了SS天鹅座的精准距离,它距离我们的地球为370光年。我们实际上看到了SS天鹅座370年以前的图景,那正好是科学巨匠艾萨克·牛顿生活的年代。

SS天鹅座让天文学家回望“牛顿时代”




(编译:2013-5-27)


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