您听说过 LU Camelopardalis、QZ Serpentis、V1007 Herculis 和 BK Lyncis 吗? 不,他们不是古罗马男孩乐队的成员。 它们是灾难变星,双星距离如此之近,一颗恒星从其兄弟姐妹那里吸取物质。 这导致这对光的亮度差异很大。
在这种混乱的环境中还能存在行星吗? 我们能发现它们吗? 一项新的研究对这两个问题的回答都是肯定的。
灾难性变数(CV) 的亮度大幅增加。 所有恒星的亮度都存在一定程度的差异,甚至我们的太阳也是如此。 但是 CV 增加的亮度比我们太阳这样的恒星要明显得多,而且它们发生的时间不规律
灾难变星有不同类型:经典新星、矮新星、某些超新星等。 所有类型都具有相同的基本机制。 一对恒星彼此紧密围绕,其中一颗恒星的质量比另一颗更大。 质量较大的恒星被称为主恒星,它从质量较小的恒星(天文学家称之为施主星)吸取气体。
CV 中的主恒星是白矮星,而供体恒星通常是红矮星。 红矮星比白矮星温度更低,质量也更小。 它们的质量在 0.07 到 0.30 个太阳质量之间,半径约为太阳的 20%。 白矮星主恒星的典型质量约为 0.75 个太阳质量,但半径小得多,与地球的半径大致相同。
当主恒星从供体恒星吸取物质时,这些物质会在主恒星周围形成吸积盘。 吸积盘中的物质变热,导致光度增加。 这种增加可以压倒这对恒星发出的光。
如果存在昏暗的第三体呢? 一颗行星? 在系统中,那么它的引力会影响物质从供体到主恒星的转移。 这些扰动会影响系统的亮度,这是这项新研究的核心。
该研究的作者展示了 CV 周围的混乱环境如何能够容纳行星,并解释了天文学家如何发现它们。 该研究是“在灾难变量 LU Camelopardalis、QZ Serpentis、V1007 Herculis 和 BK Lyncis 中检验第三体假设”它发表在英国皇家天文学会每月通知(MNRAS)。 主要作者是来自墨西哥新莱昂自治大学的卡洛斯·查韦斯博士。
吸引到主恒星的物质聚集在吸积环中并升温,从而产生增加的光度。 但物质向磁盘的转移并不稳定; 当 CV 中的恒星相互绕轨道运行时,它会升降。 查韦斯和他的同事在他们的研究中检查了四个灾难性变量:LU Camelopardalis,蛇的QZ、V1007 大力神、以及BK林奇斯。
四个 CV 表现出非常长的光度周期(VLPP),这是不符合双星轨道周期的光度增强周期。
两颗恒星和第三个天体之间有一个点,称为 L1 点,或者拉格朗日一号观点。 这是恒星之间的引力平衡点。 L1点是动态的,它的位置随着恒星的移动而变化。 主要作者查韦斯在之前的一篇论文中表明,第三个物体(行星)可以引起 L1 点的振荡。
随着 L1 点的变化,吸入主恒星的物质量 ? 传质率 ? 变化。 传质速率的变化会导致整个三体系统的光度发生变化。
通过测量四个CV的亮度变化,研究人员根据每个系统的亮度变化计算出系统中潜在第三天体的距离和质量。
他们的计算表明,这些变化的周期比恒星的轨道周期长得多。据团队介绍,他们研究的四个 CV 中的两个有“类似行星的物体”围绕它们运行。
查韦斯说:“我们的工作已经证明,第三体可以扰动灾难性变量,从而引起系统亮度的变化。”在新闻稿中说。 “这些扰动可以解释所观察到的非常长的周期(42 到 265 天之间)以及这些亮度变化的幅度。在我们研究的四个系统中,我们的观察表明,四个系统中的两个具有行星质量的物体在它们周围的轨道上。”
这并不是科学家第一次研究 CV 并试图找到光度变化的解释。
2017年,一个单独的研究团队发表论文展示四个 CV 及其 VLPP。 他们认为行星是原因。 但他们说“?第三体轨道平面应大于 39.2 度,该机制才能有效干扰内部双星。”
查韦斯和他的合著者表示:“在这里,我们探索了一种新的可能性,即低偏心率和低倾角第三天体的长期扰动解释了 VLPP 以及在这四个 CV 中观察到的震级变化。”在他们的论文中写下。 他们说“?接近圆形平面轨道上的第三个天体可能会对中心双星偏心率产生扰动。”
查韦斯表示,他们的工作相当于一种探测系外行星的新方法。 行星猎人利用运输系统找到大多数系外行星。 当系外行星经过其恒星前方时,星光会明显减弱。
同时有效? 我们通过这种方式发现了数千颗行星? 过境方法有局限性。 只有当事情排列正确时它才有效。 我们必须从侧面观察它,否则从我们的角度来看,行星不会经过恒星,星光也不会减弱。
但查韦斯和他的同事开发的方法并不依赖于行星凌日。 它依赖于从不同角度观察到的光度的内在变化。