發現週期最短的白矮雙星會產生重力波並傳播到太空


天文學家開發新的高速測光儀器,使用在已五十多年歷史位於美國基特峰國家天文台(Kitt Peak National Observatory)的2.1米望遠鏡,以掩食方法發現週期最短的白矮雙星,成為未來太空重力波探測器最適合的目標之一。

這對白矮雙星編號ZTF J1539 + 5027,簡稱J1539,距地球僅七千八百光年,它的軌道週期只有6.91分鐘,相距僅八萬公里,甚至可放在土星之內。白矮星是一種如太陽質量的恆星,在生命晚期成為紅巨星後將外層吹掉,留下的核心就是白矮星。J1539兩顆星都已經歷此過程,其主星約地球大小,質量約太陽的六成。伴星質量只是太陽的兩成,由於密度較小,所以比主星直徑大。由於伴星密度和質量較低,因此較暗,剛好從地球視線方向其軌道會掩蔽主星。天文學家在帕洛馬山天文台(Palomar Observatory)四十八寸望遠鏡上史維基瞬變探測器(Zwicky Transient Facility)巡天觀測數據中發現其亮度變化,之後再以基特峰國家天文台的2.1米望遠鏡的新儀器:電子倍增顯示器(Electron Multiplying Demonstrator)進一步得到確認。

由於白矮雙星的軌道如此接近,也意味會產生重力波並傳播到太空中。因此,這對雙星的軌道會減小,以每天26厘米左右的速度靠近,天文學家能以此檢驗廣義相對論。此外目前儀器無法探測到J1539的重力波,但將於2034年歐洲太空總署發射的激光干涉太空天線(Laser Interferometer Space Antenna)衛星則有機會,由於J1539的4.8 MHz重力波頻率接近激光干涉太空天線靈敏度的峰值,因此J1539預計將是未來重要的目標。

【圖:加州理工學院;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

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