天文学家利用一个多世纪观测数据概述罕见双星类型U Mon

据外媒报道，天文学家们已经描绘出了RV Tauri变星的最佳图像，这是一种罕见的双星类型，其中两颗恒星--其中一颗接近其生命的尽头--在一个庞大的尘埃盘内绕轨道运行。它们130年的数据集涵盖了迄今为其中一个系统收集的光的最大范围--从无线电到X射线。

田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的Laura Vega指出：“在银河系中只有约300个已知的RV Tauri变星。我们的研究集中在第二亮的U Monocerotis（简称U Mon）上，它现在是第一个检测到X射线的系统。”

U Mon位于距离地球3600光年的麒麟星座。它的两颗恒星每6年半绕对方公转一圈，从我们的角度来看，其轨道倾斜了75度。

主恒星是一颗年老的黄色超巨星，其质量大概是太阳的两倍，但体积却膨胀到太阳的100倍。它的大气压力和温度之间的拉锯战导致它有规律地膨胀和收缩，这些脉动产生了可预测的亮度变化及光的深度和浅倾角的交替变化--这是RV Tauri系统的标志。科学家们虽然对伴星的了解较少，但他们认为它的质量跟主星相似且比主星要年轻得多。

这两颗恒星周围的冷却盘则由主恒星在演化过程中喷射出的气体和尘埃组成。Vega团队通过利用夏威夷茂纳基亚亚毫米阵列的无线电观测估算出该圆盘的直径约为510亿英里（820亿公里）。科学家们认为，双星轨道位于一个中心间隙内，这个间隙相当于两颗恒星最大距离时的距离，即它们相距约5.4亿英里（8.7亿公里）。

当恒星彼此距离最远时，它们大致跟我们的视线对齐。圆盘部分遮蔽了主光并造成了系统光线的另一种可预测的波动。Vega和她的同事们认为，这是当一颗或两颗恒星跟圆盘的内缘相互作用会吸走气体和尘埃流。他们认为伴星将气体引入自己的圆盘，然后在加热后产生出X射线的气体外流。这个模型可以解释2016年欧航局的XMM -牛顿卫星探测到的X射线。

“XMM的观测使我们成为第一个在x射线中检测到的RV金牛座变量，”XMM美国项目科学家、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家金姆·韦弗说。“看到地面和太空的多波长测量结合在一起，让我们对一个长期研究的系统有了新的认识，这是令人兴奋的。”

Vega团队在对U Mon的分析中还将130年的可见光观测整合其中。

对该系统最早的测量则来自1888年12月25日，由美国变星观察员协会(AAVSO)收录。AAVSO是一个由业余和专业天文学家组成的国际网络，总部设在马萨诸塞州的剑桥。AAVSO提供了从20世纪40年代中期到现在的额外历史测量。

研究人员还使用了 Digital Access to a Sky Century @ Harvard(DASCH)编目的存档图像。DASCH是剑桥大学哈佛学院天文台的一个项目，其致力于将19世纪80年代至90年代地面望远镜拍摄的玻璃摄影板上的天文图像数字化。

U Mon的光之所以会变化一方面是因为主恒星会发生脉动，另一方面是因为每隔6.5年左右圆盘就会遮蔽部分主恒星。结合AAVSO和DASCH的数据，Vega和她的同事发现了一个更长的周期，该系统的亮度大约每隔60年上升和下降一次。他们认为圆盘上的弯曲或团块导致了它在运行轨道上的额外变化。

这项研究的论文合著者Rodolfo Montez Jr.称：“这证明了我们对宇宙的认识是如何随着时间的推移而形成的。”

另一位合著者Keivan Stassun是恒星形成方面的专家，同时还是Vega在范德堡大学的博士导师。他指出，这个演化系统跟新形成的双星有着许多共同的特征和行为。两者都嵌在由气体和尘埃组成的圆盘中，从这些圆盘中拉出物质并产生气体流出。在这两种情况下，圆盘都能形成弯曲或结块。在年轻的双星中，它们可能标志着行星形成的开始。