簡介：介紹了一些雙星可能會通過磁場相互竊取質(zhì)量。中國科學(xué)院研究出的二進(jìn)制系統(tǒng)可能是Algol型雙星的工作藍(lán)圖，該系統(tǒng)受到O'Connell效應(yīng)的影響。

光度存在變化的星星稱為變星，其中有一類被稱為“大陵五型（Algol-type）變星”。大陵五型變星因其中的代表星星“大陵五”而得名。大陵五在中國古代天文學(xué)中被劃于胃宿中的大陵星官，在現(xiàn)代國際天文學(xué)中則被劃入英仙座，其巴耶名為英仙座β，俗稱惡魔之星（Algol）。大陵五是個(gè)明亮的多星系統(tǒng)，其令人矚目的特征是：系統(tǒng)中原本質(zhì)量較大、較明亮、演化較久的那顆恒星最終將變得較暗，質(zhì)量也將變得較輕，因?yàn)樗囊徊糠治镔|(zhì)會被系統(tǒng)中的其他恒星剝離并俘獲。

圖解：大陵五位置示意圖。圖源：knowpedia。

這種“一些恒星從其他恒星那里竊取物質(zhì)”的行為相當(dāng)令人討厭，研究起來也一度有很多不確定因素。但在一項(xiàng)新的對雙星系統(tǒng)KIC 06852488研究項(xiàng)目中，有一些令人興奮的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)了，而且這些現(xiàn)象可以幫助解釋大陵五各恒星之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移是如何發(fā)生的。這項(xiàng)新研究乃中國科學(xué)院云南天文臺的一些研究人員所為，這些研究人員認(rèn)為KIC 06852488的一些奇妙特性可以給“解釋大陵五系統(tǒng)如是運(yùn)轉(zhuǎn)原因”的工作繪制藍(lán)圖，相關(guān)內(nèi)容曾在《天文期刊（The Astronomical Journal）》上報(bào)導(dǎo)。

圖解：伴星攫取主星的物質(zhì)。圖源：原文。

雙星系統(tǒng)KIC 06852488的主星是個(gè)脈沖星，其伴星則像個(gè)強(qiáng)力磁鐵一般具有非常強(qiáng)的磁場。這些研究人員組成的團(tuán)隊(duì)使用來自美國宇航局TESS觀測衛(wèi)星（英文全稱Kepler and Transiting Exoplanet Survey Satellite，意為開普勒系外行星凌”日”現(xiàn)象測量衛(wèi)星）的數(shù)據(jù)來跟蹤記錄該雙星系統(tǒng)的亮度變化。

圖解：普通的雙星系統(tǒng)視亮度會因?yàn)槔@轉(zhuǎn)時(shí)的相互遮擋而發(fā)生改變，由于兩星間距相比他們與地球的間距幾乎可以忽略不計(jì)，這個(gè)系統(tǒng)用肉眼看就像個(gè)亮度會發(fā)生周期性變化的恒星（變星）。其中節(jié)點(diǎn)I和節(jié)點(diǎn)III對應(yīng)的系統(tǒng)亮度相同。圖源：知乎。

這個(gè)雙星系統(tǒng)的不尋常之處是它似乎有所謂的“奧康奈爾（O'Connell）”現(xiàn)象。正常情況下，當(dāng)兩顆恒星彼此繞轉(zhuǎn)時(shí)，它們會周期性地相互遮擋并因此產(chǎn)生明暗變化，而這種明暗變化是我們可以觀測到的。事實(shí)上，我們可以輕松地跟進(jìn)觀測分析雙星系統(tǒng)的亮度對時(shí)間和空間的變化，比如觀測某時(shí)刻這個(gè)系統(tǒng)亮度如何、亮斑輪廓是什么、亮斑內(nèi)哪個(gè)地方較亮那個(gè)地方較暗，其實(shí)這也就是測量系統(tǒng)的面亮度輪廓與光變曲線。對于普通的雙星系統(tǒng)，當(dāng)兩顆星星的視間距達(dá)到最大時(shí)（即上圖中的節(jié)點(diǎn)I與節(jié)點(diǎn)III），系統(tǒng)的亮度達(dá)到最大。在一個(gè)相互繞轉(zhuǎn)的周期內(nèi)，各星體繞著它倆共同的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)過恰好一周，該過程中兩星的視間距將兩次達(dá)峰值，盡管這兩次對應(yīng)的時(shí)刻不同，但對應(yīng)的系統(tǒng)亮度是相等的。然而凡事都有例外，比如雙星系統(tǒng)KIC 06852488，它的系統(tǒng)亮度在同一個(gè)周期內(nèi)的兩個(gè)峰值就是不同的（即節(jié)點(diǎn)I與節(jié)點(diǎn)III對應(yīng)的系統(tǒng)亮度不同），一個(gè)峰值比另一個(gè)大得多，這種反常的現(xiàn)象即稱為奧康奈爾現(xiàn)象。

圖解：用星斑解釋奧康奈爾現(xiàn)象。圖源：自制。

該論文的合作作者錢聲幫教授聲明：“ 奧康奈爾現(xiàn)象中的這種亮度變化可以用在主星表面演化的熱斑和在伴星表面演化的冷斑來加以解釋。事實(shí)上，該雙星系統(tǒng)的內(nèi)拉格朗日點(diǎn)，即L1點(diǎn)，幾乎是熱斑和冷斑的位置的對稱中心?！?/p>

圖解：雙星系統(tǒng)的五個(gè)拉格朗日點(diǎn)，其中L1為內(nèi)拉格朗日點(diǎn)，下墊面為雙星系統(tǒng)參考系下的勢能曲面。圖源：知乎。

L1點(diǎn)是主星和伴星連線段上的一點(diǎn)，它位于主星和伴星之間，在這個(gè)點(diǎn)上的物體受到的合引力恰好等于同步繞轉(zhuǎn)所需要的向心力，因此L1點(diǎn)上的物體會隨著雙星系統(tǒng)一同穩(wěn)定公轉(zhuǎn)。不難注意到太陽黑子的活動與太陽磁場的活動密切相關(guān)，因而可以推測：上文提到的熱斑和冷斑等星斑的活動也很可能與系統(tǒng)的磁場活動以及兩顆星星間的萬有引力互相作用有關(guān)。

該研究小組的報(bào)告同時(shí)稱，他們用光學(xué)手段探測到了伴星上的六個(gè)耀斑，這些耀斑的能量都達(dá)到了超耀斑的水準(zhǔn)，所以它們都屬于超耀斑。而超耀斑恰恰是雙星系統(tǒng)磁場活動的另一種主要表象。他們的觀測還得出一個(gè)結(jié)論，就是伴星曾經(jīng)歷過劇烈的膨脹，因?yàn)榘樾堑男求w已差不多填滿自己的洛希瓣。要知道，在伴星洛希瓣內(nèi)區(qū)域，伴星的引力占主導(dǎo)地位，所以洛希瓣內(nèi)的物質(zhì)才能依附在伴星上并成為伴星星體的一部分。相反地，如果有物質(zhì)逃逸出伴星的洛希瓣，那么它將被主星的引力所俘獲。

圖解：雙星系統(tǒng)中各星的洛希瓣。圖源：知乎。

總得來說，這項(xiàng)新研究對雙星系統(tǒng)的復(fù)雜演變提出了一些相當(dāng)有趣的觀點(diǎn)。其實(shí)“理解大陵五型變星的形成和演化過程”確乎是相當(dāng)重要的工作，畢竟此類變星在所有類型的變星中擁有高達(dá)百分之九的占比。

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注 KIC指開普勒輸入星表（Kepler Input Catalog）。

by: Dr Alfredo Carpineti

FY: 浪漫主義學(xué)派

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