中澳天文学家观测到被双星抛向太空的“ 共有包层”演化过程

双星演化有一个重要过程，被称为“双星共有包层演化”。这一演化过程于1976年被提出，但近半个世纪以来一直没有被真正观测到。

新京报记者从国家天文台获悉，中澳天文学家通过合作，观测到了被双星抛向太空的“共有包层”。中国科学院院士韩占文形象地描绘了这一过程——类似“双黄蛋”，两颗恒星像两个蛋黄一样相互绕转，将类似蛋清的“共有包层”抛开。

北京时间7月7日，国际科学期刊英国《皇家天文学会月刊》(MNRAS)在线发布了这一重要科学发现，这将有助于深刻理解双黑洞、Ia型超新星等重要天体的产生。双星物质交流示意图。云南天文台供图

“双星共有包层演化”提出近50年，此前未观测到过程

天空中绝大多数发光的天体都是恒星，太阳是离我们最近的恒星。

和太阳这样的“单星”不同，超过一半的恒星位于双星系统，它们在引力的作用下相互绕转。双星演化会改变恒星既有的演化命运，可能形成双黑洞、双中子星等在现代天文学研究中占有重要地位的天体。

云南天文台副台长陈雪飞解释称，距离较近的双星绕转时，其中一颗恒星由于演化，恒星半径会增大超过其引力半径，与伴星发生物质交换;恒星由于物质损失剧烈膨胀，将伴星包裹其中，形成一个共有包层(即，物质损失星的外壳层)，像一个双黄蛋一样。此时，恒星的既有演化路径被打断，随后的演化命运由共有包层演化过程决定——共有包层有可能被抛射，两颗恒星形成短周期双星;还有一种可能是，由于能量不足，共有包层没有被抛射，两颗恒星并合成一颗恒星。

双星共有包层演化过程由波兰裔美国科学家玻丹.帕琴斯基(B. Paczynski)于1976年提出，近半个世纪以来一直没有被真正观测到。因此，科学家们很难知道这一阶段发生了什么。

该成果艺术图。喻京川 绘图

“筛”出双星系统J1920，“蛋清”被抛射

韩占文院士说，共有包层的整个演化过程很短，以往很难被观测到。近些年，得益于望远镜巡天的海量数据(603138)，科学家得以对恒星进行“普查”——他们在众多的恒星中“筛”出了双星系统J1920。

据云南天文台博士、论文第一作者李江丹介绍，一个类似于太阳的恒星，在大约一百亿年后逐渐膨胀成红巨星，并可能在演化末期经历热亚矮星、白矮星等阶段。

中澳科学家通过澳大利亚国立大学2.3米宽视场望远镜和开普勒卫星等观测数据，在南半球发现了一颗距离地球2.3万光年的双星系统J1920，系统包含一个热亚矮星和一个白矮星。热亚矮星的大小是地球的十倍，白矮星的大小和地球相似。

它们相互绕转，绕转周期很短，大约为3.5个小时。它们的距离越来越近，周围有一个正在膨胀的壳层，以大约每秒200公里的速度离开双星。这个膨胀的壳层被证明是大约1万年前被双星抛射的共有包层。

韩占文院士表示，基于郭守敬望远镜等设备的海量巡天数据，需要“双星星族合成”的研究方式，即根据双星演化的一般规律，同时演化数万颗恒星。“而且，为开展未来的研究，我们急需一个10米级光学红外通用望远镜，对观测结果进行验证。”

“通过LAMOST(郭守敬望远镜)和FAST(中国天眼望远镜)的数据，结合理论和数值模拟的方法，希望未来十年，我们可以准确描述双星演化的基本过程，建立完整的双星演化证据链。”他说。

理论设想变成现实，共有包层演化过程被刻画

这一发现的意义，在于把一个理论设想变成了现实。科学家们不仅在观测上首次看到了双星共有包层演化的证据，还可以通过观测精确刻画这一过程。

“大约25年前，我们通过Ia型超新星测距发现了宇宙在加速膨胀，从而推出了暗能量的存在。”在点评这一发现时，2011诺贝尔物理学奖获得者、澳大利亚国立大学校长Brian Schmidt说，当前，各国科学家都在努力提高超新星测距精度，从而更好地理解宇宙加速膨胀，理解暗能量。实现这样的科学目标，就需要更好地理解Ia型超新星。Ia型超新星来自于双星演化，而共有包层是理解双星演化的关键。

他说，此次重大发现为深入理解共有包层演化打开了新途径。

国家天文台研究员赵刚认为，这项观测研究是从0到1的原创性工作。“LAMOST(郭守敬望远镜)低分辨率光谱数据和正在开展的多历元中分辨率光谱观测为发现更多此类天体提供了广阔的前景。”