作者：黄姤

夜晚我们观星的时候，看到的每一个星光代表着一颗恒星，只有极少数是行星或河外星系，就我们的银河系来说，银河系大约存在4000亿颗恒星，像我们的太阳这样的单恒星系统是非常罕见的，反而双恒星或多恒星系统是非常普遍的。

双恒星系统中的恒星就好像地球围绕着太阳旋转一样，恒星与恒星之间会在彼此的引力作用下相互围绕着对方旋转。在众多的双恒星系统中，有一种是由热亚矮星与白矮星组成的双恒星系统。

热亚矮星是一种处在极端水平分支阶段的恒星，这种恒星非常特殊，光谱显示它们的表面是一层薄薄的氢气层，而中心核球是不断在燃烧的氦气， 温度在2万至8万开尔文之间，热亚矮星是一种处于演化晚期的特殊恒星，它们的质量只有太阳的一半。

图解：热亚矮星

双恒星系统在演化的时候会经历一个十分重要的过程——“双恒星共有包层演化”

两颗距离很近的恒星相互绕转时，假如其中一颗恒星出于演化的关系，它的体积会慢慢变大，当体积增大到一定的程度后，在引力的作用下会出现与另外一颗恒星发生物质交换的现象。

在物质交换的过程中，其中一颗恒星损失的物质过多的话，那么这颗恒星就会发生剧烈地膨胀，损失的物质会形成一个包层，将两颗行星包裹起来，这个包层一个天文术语——双恒星共有包层。

双恒星共有包层与土星环类似，两者不相同的是：

• 双恒星共有包层是气体的云圈，圈内有存2颗气体恒星；
• 土星环是由冰晶固体颗粒构成，圈内只有1颗气体行星；

图解：双恒星

图解：土星

双恒星共有包层的出现，宣告了恒星的命运被彻底改变了，因为恒星的原来的演化路径被中断了，因此这两颗恒星往后的命运是由共有包层来决定，通常只有两种情况：

1. 假如共有包层被抛甩出来了，那么两颗恒星会演变成短周期相互绕转的双恒星系统。
2. 假如共有包层没有抛甩出来，那么两颗恒星会合并在一起演变成单恒星的单星系统。

共有包层抛甩这个现象是很难观测到的，自从理论在1976年被提出来之后一次也没有观测到，但是热亚矮星双星J1920的共有包层抛甩被观测到了，这绝对可以称得上是50年难得一见。

热亚矮星双星J1920被抛甩出来的共有包层以每秒200公里的速度向双星系统的周边扩散，这是天文学史上第一次观测到双恒星共有包层演化过程的直接证据。

双恒星系统的秘密

双恒星系统对天体物理的研究有着非常重要的意义，它可以为我们展示恒星这种天体的物理性质与真实世界的运行，双恒星系统的类型也有很多种，比如双黑洞、双中子星、黑洞·中子星等等，它们当中的运制依然有很多方面需要我们去研究，因为这方面的知识还是很缺乏。

近些年来的诺贝尔物理学奖都是颁发给了与双恒星演化有直接联系的天体研究内容，例如Ia型超新星测距，系之星间以超光速的速度彼此加速远离，暗能量以及暗物质的存在；双黑洞或双中子星相互绕转发射出来的引力波被探测到，这些都是先有理论，然后再被证实的天文事件。

恒星在被点燃的那一刻开始，就一直维持在自身引力与内部辐射压力之间的平衡状态中，以求永恒发光发热。然而想象是美好的，现实却是残酷的，当恒星无法通过核聚变产生足够强的辐射压来与自身引力对抗时，恒星就会开始新的演化了，而演化的方向是由恒星自身的质量决定的。

单颗恒星根据质量的不同会有不一样的演化路径，而在双恒星或者多星的情况下，恒星演化的机制就更加复杂了。

天文学家玻丹.帕琴斯基在1976年的时候就提出了双恒星共有包层演化这个理论预言，但是这一天文场景却一直没有被观测到。

因为共有包层从形成到抛甩的过程持续的时间是很短暂的，毕竟宇宙这么大，双恒星系统又会什么时候发生抛甩现象，这些天文学家是无法预测的，所以50年来一直都没有观测到。

我国的韩占文团队与澳大利亚的天文学家合作，综合澳大利亚国立大学2.3米宽视场望远镜和开普勒卫星观测的数据，发现了距离地球约2.3万光年编号为J1920的热亚矮星双星；

虽然这两颗恒彼此向着对方靠近，但是它们共同被一个正在向外扩散的气体层包围着，这个气体包层就是——共有包层。这个包层正在以每秒200公里的速度向外扩散，也就是说这个包层正处于一个抛甩的运动过程中。

根据共有包层光谱的红移速度，可以反推出这个包层是在1万年前被抛甩出来的。

包层内的两颗恒星在不断地缩短对方的距离这一点可以说明：被抛甩出来的气体包层除了一部分正在远离恒星，还有一些残余的气体会对恒星的运动轨道造成影响，恒星的角动量也随着会发生改变。

除了磁滞效应、引力波辐射和质量损失这些让恒星改变角动量的机制之外，被抛甩出来的气体包层残余物也是造成恒星角动量改变的机制，而这一种机制是全新的，在天文学是从来没有被提及过的。

黄姤结语：

韩占文团队主要是研究双星演化、特殊恒星形成、双星星族合成和Ia型超新星，但是团队对双星物质交换的稳定性和共有包层演化的未解之谜非常感兴趣，于是团队就一头栽进去研究了，团队成功地模拟出热亚矮星、Ia型超新星前身的形成过程，并且研究出了双星星族合成研究方法。

在积累了大量的理论基础后，研究团队终于在巡天大数据中发现热亚矮星双星J1920，其中一颗是热亚矮星，另外一颗白矮星。对双恒星绕行的周期、倾角和距离做了进一步的光变曲线认证，从它们的光谱得到了双星的视向速度变化曲线，综合各种资料最终确定了热亚矮星双星J1920全在一个正在扩散的共有包层。

这是一个天文学上的重大发现，因为直接观测到了双星系统是通过什么机制捕获到恒星，两颗恒星彼此绕旋，共有包层抛甩的运动过程被一一记录了下来，让我们看见了共有包层演化的过程，同时促进了共有包层理论的发展。

自从理论被玻丹·帕琴斯基提出来之后，没有相关的直接观测证据来证实他的理论，天文学家只能大概描述双恒星共有包层的演化过程，但是模拟的场景并不是准确的。

热亚矮星双星J1920将理论推向了现实的场景，这不仅是双恒星共有包层演化的证据，同时也能算得上是诺贝尔奖级别的发现。

#谣零零计划##头条创作挑战赛##所见所得，都很科学#

@太空生物学