跟着短週期食雙星來坐過山車吧~_風聞

　　原作：Bob King

　　編譯：胡夢穎

　　校對：牧夫天文校對組

　　美編：王靈毓

　　後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

　　原文鏈接：

　　https://skyandtelescope.org/astronomy-news/take-a-roller-coaster-ride-on-a-fast-eclipsing-binary/

　　一頓晚飯的時間，一顆星星的亮度就能驟減兩等。你感不感興趣呢？想不想觀察它？這其實很容易做到。只要抬頭仰望觀察一對對短週期食雙星——它們旋轉速度之快會讓你頭暈目眩。

英仙座（Perseus）的大陵五（Algol）是最為人所知的短週期食雙星。每2.86天，較暗的伴星就會掩食明亮的主星，視星等也從2.1降到3.4。本圖紅圈中即為大陵五，左右分別為大陵五亮度最高和最低的情況。圖源：鮑勃·金

　　英仙座中的大陵五，俗稱惡魔之星，是希臘神話中蛇髮女妖美杜莎的眼睛，傳説中人類看見她的眼睛就會變成石頭，直到英仙座的帕爾修斯將她的頭砍了下來拿在手中。也許正是它的明暗變化讓古人觀察到並編寫了這樣的故事，因此它也成為大家在夜空中最為熟悉的短週期食雙星。一般來説，它的視星等為2.1，但是每隔2.86天（2天20小時49分鐘），它較為暗淡的伴星會從面前經過，整個雙星系統在我們看來視星等降到3.4。這個變化在肉眼看來十分顯著。一次完整的掩食持續10小時，但你可以在幾小時內看見亮度驟減和亮度激增。

大陵五的週期性變暗是由於大陵五B掩食大陵五A。大陵五B是一顆K2亞巨星，比主序星大陵五A體積大，但亮度更暗。當大陵五B從背後經過主序星的時候，能觀察到次食。圖源：麥克·吉德里(Mike Guidry) , 田納西大學

　　在一個食雙星系統裏，兩顆恆星圍繞它們的公共質量中心轉動。其互相繞行的軌道面與地球視角方向大致平行，因此這兩顆恆星會發生兩次掩食：主食是當暗星擋住亮星的光，次食是亮星從暗星前面經過。這兩顆恆星的繞行軌道一般特別相近，因此只能區分它們二者的光譜。

這個動圖展現了一個大陵五型的食雙星系統 圖源：Merikanto / 維基百科 CC BY-SA 4.0

　　有一些食雙星系統比大陵五的亮度變化還巨大，你幾乎能實時看見它們變暗再變亮的過程。這些短週期食雙星觀察起來很令人激動，就像觀察快速移動的小行星和月掩星一樣！許多食雙星系統十分明亮，在輕度光污染或者有月亮的夜晚都能看見——你不需要一個完美的暗夜環境就能進行觀察！

　　在8月上旬我曾觀察過天龍座Z星（Z Draconis）的亮度在45分鐘內從11.5降到13.7。40分鐘以後它又復明了。當一個雙星系統正在進行部分掩食（前面的恆星沒有完整地擋住後面的恆星，就像日偏食一樣），經歷最低亮度的時間會非常短暫，如果給這個系統的亮度畫一個曲線，會看起來像一顆尖牙（下圖中）。如果是一個完全掩食，那麼這個系統會在幾分鐘甚至幾小時內亮度穩定，亮度曲線的底部會非常平穩（下圖左）。天龍座Z星的亮度曲線驟升驟減，反反覆覆；而仙王座U星的全掩食階段持續2個小時。

短週期食雙星亮度的驟然變化觀察起來很令人激動。這些亮度曲線是由CCD相機做成的，展現了仙王座U星（左），天龍座Z星（中）和三角座X星（右）的亮度變化。圖源：Mike Clarke

　　使用掩食、全食這樣的詞語提醒了我們，其實這些雙星掩食的本質和人們熟悉的日食月食一樣。這讓我們容易去想象亮度變化背後發生了什麼。一起來想象，如果我們在一顆系外行星上，而這顆行星正在圍繞食雙星之一運行，那我們將能看見變化多麼劇烈多麼宏偉的場景啊！這與其説像是在坐過山車，不如説是在旋轉椅上飛速轉動。週期最短的食雙星系統是牧夫座的ZTF J1539+5027，它是一對視星等為20的白矮星。它們瘋狂地圍着公共質量中心繞行，每6.91分鐘就轉完一圈。而且它們距離彼此非常近，整個雙星系統佔據的空間還沒有土星本體大。

　　瞭解更多食雙星

　　根據雙星間距離，食雙星系統大體上分三類：

　　**EA（大陵五型）：**雙星距離較遠，在掩食期間外亮度曲線非常平穩。

　　**EB（天琴座β型/漸台二型）：**雙星相距緊密，因此相互間的引力導致它們形變。恆星變成橢球體而不是球體，它們之間也有物質流交換。在掩食期間外亮度也會有變化。

　　**EW（大熊座W型）：**雙星直接接觸或者幾乎接觸，它們共享外層的氣體包層。亮度曲線時刻變化。在EW型雙星系統中，雙星靠得十分緊密，繞行週期僅為幾個小時。

　　物質傳輸會影響食雙星系統的預測週期。天文愛好者所預測的時間和亮度能揭秘這些重要的天體物理變化，讓我們在幾個月、幾年內就能觀察到恆星演化，而非億萬年。

『天文時刻』 牧夫出品

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​天文學家們使用位於智利拉西拉的歐洲南方天文台(European Southern Observatory)的3.6米望遠鏡，以及世界各地的其他天文望遠鏡，在2016年發現發現了一顆大約與地球大小相仿、圍繞離我們最近的恆星運行的，可能適合居住的行星——比鄰星b。這顆系外行星與它的恆星之間有一定的距離，這使得它的温度足夠温和，液態水可以在它的表面聚集。

這張圖片展示了比鄰星b的表面，它圍繞着紅矮星比鄰星運行。比鄰星是距離太陽系最近的恆星。圖中還有一個雙星系統：半人馬座阿爾法AB。

影像來源：ESO/M. Kornmesser