跟着短周期食双星来坐过山车吧~

　　原作：Bob King

　　编译：胡梦颖

　　校对：牧夫天文校对组

　　美编：王灵毓

　　后台：库特莉亚芙卡 李子琦

　　原文链接：

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

　　一顿晚饭的时间，一颗星星的亮度就能骤减两等。你感不感兴趣呢？想不想观察它？这其实很容易做到。只要抬头仰望观察一对对短周期食双星——它们旋转速度之快会让你头晕目眩。

英仙座（Perseus）的大陵五（Algol）是最为人所知的短周期食双星。每2.86天，较暗的伴星就会掩食明亮的主星，视星等也从2.1降到3.4。本图红圈中即为大陵五，左右分别为大陵五亮度最高和最低的情况。图源：鲍勃·金

　　英仙座中的大陵五，俗称恶魔之星，是希腊神话中蛇发女妖美杜莎的眼睛，传说中人类看见她的眼睛就会变成石头，直到英仙座的帕尔修斯将她的头砍了下来拿在手中。也许正是它的明暗变化让古人观察到并编写了这样的故事，因此它也成为大家在夜空中最为熟悉的短周期食双星。一般来说，它的视星等为2.1，但是每隔2.86天（2天20小时49分钟），它较为暗淡的伴星会从面前经过，整个双星系统在我们看来视星等降到3.4。这个变化在肉眼看来十分显著。一次完整的掩食持续10小时，但你可以在几小时内看见亮度骤减和亮度激增。

大陵五的周期性变暗是由于大陵五B掩食大陵五A。大陵五B是一颗K2亚巨星，比主序星大陵五A体积大，但亮度更暗。当大陵五B从背后经过主序星的时候，能观察到次食。图源：麦克·吉德里(Mike Guidry) , 田纳西大学

　　在一个食双星系统里，两颗恒星围绕它们的公共质量中心转动。其互相绕行的轨道面与地球视角方向大致平行，因此这两颗恒星会发生两次掩食：主食是当暗星挡住亮星的光，次食是亮星从暗星前面经过。这两颗恒星的绕行轨道一般特别相近，因此只能区分它们二者的光谱。

这个动图展现了一个大陵五型的食双星系统 图源：Merikanto / 维基百科 CC BY-SA 4.0

　　有一些食双星系统比大陵五的亮度变化还巨大，你几乎能实时看见它们变暗再变亮的过程。这些短周期食双星观察起来很令人激动，就像观察快速移动的小行星和月掩星一样！许多食双星系统十分明亮，在轻度光污染或者有月亮的夜晚都能看见——你不需要一个完美的暗夜环境就能进行观察！

　　在8月上旬我曾观察过天龙座Z星（Z Draconis）的亮度在45分钟内从11.5降到13.7。40分钟以后它又复明了。当一个双星系统正在进行部分掩食（前面的恒星没有完整地挡住后面的恒星，就像日偏食一样），经历最低亮度的时间会非常短暂，如果给这个系统的亮度画一个曲线，会看起来像一颗尖牙（下图中）。如果是一个完全掩食，那么这个系统会在几分钟甚至几小时内亮度稳定，亮度曲线的底部会非常平稳（下图左）。天龙座Z星的亮度曲线骤升骤减，反反复复；而仙王座U星的全掩食阶段持续2个小时。

短周期食双星亮度的骤然变化观察起来很令人激动。这些亮度曲线是由CCD相机做成的，展现了仙王座U星（左），天龙座Z星（中）和三角座X星（右）的亮度变化。图源：Mike Clarke

　　使用掩食、全食这样的词语提醒了我们，其实这些双星掩食的本质和人们熟悉的日食月食一样。这让我们容易去想象亮度变化背后发生了什么。一起来想象，如果我们在一颗系外行星上，而这颗行星正在围绕食双星之一运行，那我们将能看见变化多么剧烈多么宏伟的场景啊！这与其说像是在坐过山车，不如说是在旋转椅上飞速转动。周期最短的食双星系统是牧夫座的ZTF J1539+5027，它是一对视星等为20的白矮星。它们疯狂地围着公共质量中心绕行，每6.91分钟就转完一圈。而且它们距离彼此非常近，整个双星系统占据的空间还没有土星本体大。

　　了解更多食双星

　　根据双星间距离，食双星系统大体上分三类：

　　EA（大陵五型）：双星距离较远，在掩食期间外亮度曲线非常平稳。

　　EB（天琴座β型/渐台二型）：双星相距紧密，因此相互间的引力导致它们形变。恒星变成椭球体而不是球体，它们之间也有物质流交换。在掩食期间外亮度也会有变化。

　　EW（大熊座W型）：双星直接接触或者几乎接触，它们共享外层的气体包层。亮度曲线时刻变化。在EW型双星系统中，双星靠得十分紧密，绕行周期仅为几个小时。

　　物质传输会影响食双星系统的预测周期。天文爱好者所预测的时间和亮度能揭秘这些重要的天体物理变化，让我们在几个月、几年内就能观察到恒星演化，而非亿万年。

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

​天文学家们使用位于智利拉西拉的欧洲南方天文台(European Southern Observatory)的3.6米望远镜，以及世界各地的其他天文望远镜，在2016年发现发现了一颗大约与地球大小相仿、围绕离我们最近的恒星运行的，可能适合居住的行星——比邻星b。这颗系外行星与它的恒星之间有一定的距离，这使得它的温度足够温和，液态水可以在它的表面聚集。

这张图片展示了比邻星b的表面，它围绕着红矮星比邻星运行。比邻星是距离太阳系最近的恒星。图中还有一个双星系统：半人马座阿尔法AB。

影像来源：ESO/M. Kornmesser