[科普中国]-神秘的食双星

食双星是指两颗恒星在相互引力的作用下围绕公共质量中心运动，相互绕转彼此掩食而造成亮度发生有规律的、周期性变化的双星。这类双星的轨道面与视线几乎在同一平面上，也因为相互遮掩发生交食现象，从而引起双星的亮度变化。双星的光变周期就是它们的绕转周期。天文学研究所的希瑟·坎贝尔说：“交食意味着我们可以精确测量出两星的质量及其间距，并探明它们的演化过程。这个系统还是一座研究超亮超新星爆发的重要实验室，而这样的超新星是测量宇宙膨胀的关键工具。”

食双星的光变曲线，可以比较可靠地求得大星半径、小星半径（都以轨道半长轴为单位）、轨道面倾角（轨道面法线和视线交角）、大星或小星光度（以总光度为单位）、反映大星和小星的圆面亮度分布的“临边昏暗系数”等，统称为测光轨道解，简称测光解或测光轨道要素。如果这双星是双谱分光双星，并且已有比较可靠的分光轨道解，那么和上面的测光轨道解结合起来，可以得出组成该双星的两子星各自的质量和半径（以太阳质量和太阳半径为单位）。所以，某些食双星能为人们提供比较可靠的恒星基本参量，成为研究恒星物理和恒星演化的重要基础之一。

不同的食双星具体的表现特征也不尽相同。业余天文学家与专业天文学家协力合作，发现了一对罕见的食双星系统，并获得了在超新星爆发前研究超新星的一个机会。欧洲空间局的GAIA卫星第一次拍下了食双星Gaia14aae。当Gaia14aae在一天之内突然增亮到之前的5倍时，研究者注意到了它。Gaia14aae系统包括一颗白矮星，它在密近轨道上环绕一颗体积较大的伴星运行。轨道的侧面朝向地球，因此地球上与近地空间中的观测者每50分钟可以看到双星发生一次交食。随后，天文学家对Gaia14aae进行了后续观测，并确认了它确实是食双星。经研究发现，Gaia14aae位于天龙座，距离地球730光年。“Gaia14aae”这个称呼表示发现年份（2014年）及其序列号，“aaa”表示该年发现的第一个吸引人注意的天体。天文学家使用加那利群岛的威廉·赫歇尔望远镜对该系统进行了光谱分析。他们发现，Gaia14aae实际上属于一类罕见的双星系统——猎犬AM（AM CVn）激变双星，在短时间内会发生亮度激变。这类双星的特征是光谱中缺乏氢元素，而富含氦元素。

神秘的宇宙食双星还擅长“伪装”成系外行星。来自美国宇航局开普勒系外行星探测器的数据显示，一些天体在凌日观测中与行星信号类似，但事实上它们并非系外行星 ，其中一个典型的例子就是交替昏暗出现的食双星系统。该天体系统中运行轨道与观测视向重叠，相互掩食时就会出现亮度的周期性变化，与行星凌日时通过恒星盘面的情景类似。

经过天文学家的不断努力，对于食双星的研究已经初见成效，但这是远远不够的，需要我们继续深入探索。

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