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探索宇宙奧秘 · 理性思考
研究團隊推測,這顆看不見的伴星很可能是另一顆白矮星,也不能完全排除是一顆中子星的可能性。兩顆天體以0.54天的周期相互繞轉,軌道幾乎呈正圓形,偏心率小于0.03。系統還存在一個神秘的第三天體,繞轉周期可能是20天或80天。
觀測還顯示,這對雙星正在以每秒50.1公里的速度在星團中穿行。它們發出的光芒經歷了4.2小時的累積曝光才被MUSE儀器捕捉。哈勃空間望遠鏡的歷史數據為這個發現提供了重要補充。
NGC 6397是距離地球第二近的球狀星團,僅次于M4。它距離我們約7800光年,半徑36光年,總質量相當于11.4萬個太陽。這個星團極其古老,年齡估計為134億年,幾乎與宇宙同齡。
球狀星團是恒星演化的"墓地"。由于動力學摩擦導致的質量分層效應,大質量天體如黑洞、中子星和雙星系統會逐漸沉降到星團中心。此前研究已發現,NGC 6397核心聚集了約1000個太陽質量的白矮星群。
雙白矮星系統是極為特殊的天體物理實驗室。它們的軌道演化完全由廣義相對論和引力波輻射主導。最終并合時,它們可能產生一顆更大質量的白矮星,或者在質量足夠大時引發Ia型超新星爆發。這類爆發是宇宙學中測量距離的標準燭光。
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即將發射的中國空間站巡天空間望遠鏡(CSST)將對球狀星團核心區域進行高分辨率測光觀測。其性能有望發現更多處于短周期軌道上的雙白矮星系統。這類天體是驗證引力波理論的關鍵目標。
在空間引力波探測領域,中國的"太極計劃"和"天琴計劃"正好瞄準毫赫茲頻段。雙白矮星并合前發出的引力波就在這一頻段。此次發現的NF1 AB系統,未來可能成為這些空間引力波探測器的重要觀測目標。
這對雙白矮星是研究早期宇宙恒星演化的活化石。它們誕生于宇宙大爆炸后僅4億年,見證了銀河系形成的最初階段。其化學組成和軌道參數記錄了第一代大質量恒星的死亡方式。
如果NF1 A確實是白矮星,這個系統的總質量可能接近錢德拉塞卡極限(1.4倍太陽質量)。這意味著它們將在數億年內并合,產生劇烈爆發或形成一顆毫秒脈沖星。如果伴星是中子星,這將是一個極為罕見的白矮星-中子星雙星系統。
Fabian G?ttgens et al, Discovery of a double white dwarf in the Galactic globular cluster NGC 6397, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.08898
European Southern Observatory (ESO), Very Large Telescope (VLT), Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)
NASA/ESA Hubble Space Telescope (HST)
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