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揭示巨型雙星意外差異的起源
發布時間：2025-12-09 03:55:28 來源：骨軟筋酥網 作者：綜合
這位藝術家的印象描繪了一對雙星。盡管誕生于同一分子云中，雙星但天文學家經常發現雙星的意外源化學成分和行星系統存在差異。該系統中的差異一顆恒星擁有三顆小型巖石行星，而另一顆恒星則擁有兩顆氣態巨星。揭示巨型一組天文學家利用Gemini South的雙星GHOST首次證實，這些差異可以追溯到恒星誕生的意外源原始分子云中的不均勻性。來源：uux.cn/NOIRLab/NSF/AURA/J.da Silva（太空發動機）/M.Zamani
（神秘的差異地球uux.cn）據大學天文學研究協會：一組天文學家使用雙子座南望遠鏡首次證實，雙星成分的揭示巨型差異可能源于它們形成的恒星物質云的化學變化。這些結果有助于解釋為什么從同一分子云中誕生的雙星恒星可以具有不同的化學成分，擁有不同的意外源行星系統，并對當前的差異恒星和行星形成模型提出挑戰。
據估計，揭示巨型高達85%的雙星恒星存在于雙星系統中，有些甚至存在于有三顆或更多恒星的意外源系統中。這些恒星對是從同一分子云中誕生的，這些分子云由共同豐富的化學組成部分組成，因此天文學家希望發現它們的成分和行星系統幾乎相同。
然而，對于許多二進制文件來說，情況并非如此。雖然一些提出的解釋將這些差異歸因于恒星進化后發生的事件，但一組天文學家首次證實，它們實際上可能起源于恒星開始形成之前。
在阿根廷天文、地球和空間科學研究所（ICATE-CONICET）的Carlos Saffe的領導下，該團隊使用了位于智利的雙子座南望遠鏡，該望遠鏡是國際雙子座天文臺的一半。
利用新的、精確的雙子座高分辨率光學光譜儀（GHOST），該團隊研究了一對巨星發出的不同波長的光或光譜，揭示了它們的化學組成存在顯著差異。
Saffe說：“GHOST極其高質量的光譜提供了前所未有的分辨率，使我們能夠以盡可能高的精度測量恒星的恒星參數和化學豐度。”這些測量表明，一顆恒星的重元素豐度高于另一顆。為了弄清這種差異的根源，研究小組采用了一種獨特的方法。
先前的研究已經對觀測到的雙星之間的化學差異提出了三種可能的解釋。其中兩個涉及恒星進化過程：原子擴散，或根據每顆恒星的溫度和表面重力將化學元素沉淀到梯度層，以及吞噬一顆小型巖石行星，這將在恒星的組成中引入化學變化。
第三種可能的解釋回顧了恒星形成之初，表明這些差異源于分子云中原始或預先存在的不均勻區域。簡單地說，如果分子云的化學元素分布不均勻，那么在該分子云中誕生的恒星將具有不同的成分，這取決于在每個分子云形成的位置可以獲得哪些元素。
到目前為止，研究已經得出結論，這三種解釋都是可能的；然而，這些研究僅集中在主序列雙星上。“主序星”是恒星大部分時間存在的階段，宇宙中的大多數恒星都是主序星，包括我們的太陽。
相反，薩菲和他的團隊觀察到了一個由兩顆巨星組成的雙星系統。這些恒星擁有極深且強烈的湍流外層或對流區。由于這些強對流區的性質，研究小組能夠排除三種可能解釋中的兩種。
對流區內流體的連續旋轉將使物質難以分層沉積，這意味著巨星對原子擴散的影響不太敏感——排除了第一種解釋。厚厚的外層也意味著行星吞噬不會改變恒星的成分，因為攝入的物質會迅速稀釋——排除了第二種解釋。
這在分子云中留下了原始的不均勻性作為已證實的解釋。薩菲說：“這是天文學家首次能夠證實雙星之間的差異始于其形成的最早階段。”。
美國國家科學基金會國際雙子座天文臺項目主任Martin Still表示：“利用GHOST儀器提供的精確測量能力，南雙子座現在正在收集恒星生命末期的觀測結果，以揭示它們出生的環境。”。“這使我們能夠探索恒星形成的條件如何影響它們在數百萬年或數十億年內的整個存在。”
這項研究的三個結果具有特別重要的意義。首先，這些結果為天文學家為什么看到具有如此不同行星系統的雙星提供了解釋。薩菲說：“不同的行星系統可能意味著非常不同的行星——巖石行星、類地行星、冰巨星、氣體巨星——它們以不同的距離圍繞宿主恒星運行，支持生命的潛力可能非常不同。”。
其次，這些結果對化學標記的概念提出了至關重要的挑戰——利用化學成分來識別來自同一環境或恒星托兒所的恒星——表明具有不同化學成分的恒星仍然可以有相同的起源。
最后，需要對之前歸因于行星撞擊恒星表面的觀測到的差異進行審查，因為它們現在可能被視為從恒星生命的一開始就存在。
薩菲說：“通過首次表明原始差異確實存在，并對雙星之間的差異負責，我們表明恒星和行星的形成可能比最初想象的更復雜。”。“宇宙熱愛多樣性。”
這項研究發表在《天文學與天體物理學》雜志上。
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