（白矮星，圖片來源https://pixabay.com/）
許多恆星在生命的末期會膨脹成一顆紅巨星，比如我們的太陽就是這樣，在成為紅巨星之後，它們最終演化成緻密的白矮星。白矮星的質量和太陽相當，但大小卻只與地球差不多。
類似地，如果是一個雙星系統，在它們的演化末期也會成為相互旋繞的白矮星雙星。兩顆靠得非常近的白矮星是非常強的引力波輻射源，雖然天文學家預計這樣的系統有很多，但到目前為止，這種系統仍非常難以捉摸。
為了捕捉任何移動、閃爍或亮度發生了變化的天體，加州理工學院的茲威基瞬變設施（ZTF）在每個夜晚都會快速地掃描銀河系的大部分區域。ZTF是帕洛馬天文臺的一項非常先進的巡天技術，它有一個5.76億像素的大相機，每三個晚上就能對整個天空進行一次掃描。
在分析了ZTF的一小部分數據後，天文學家在距離地球約8000光年之外發現了一個閃爍的光點。結果發現，這個光點非常不簡單，它其實是一對相互環繞的白矮星系統，官方名稱為ZTF J1539+5027。這是迄今為止發現的繞行速度最快的「食雙星系統」，這意味著從我們的角度來看，其中一顆白矮星會不斷地從另一顆白矮星前面穿過。通過分析觀測到的數據，天文學家可以計算出它們的大小、質量和軌道周期。
○ ZTF發現了一對非比尋常的白矮星，名為ZTF J1530+5027，它們大約每6.91分鐘就會相互環繞一次。較小的那顆白矮星要比地球大一點，質量是太陽的60%。它的伴星要更大，但質量更小，只有太陽的25%。由於會釋放出引力波，它們的軌道間距每天會收縮26釐米。| 圖片來源：Caltech/IPAC
在夜空中，這對已死亡的雙星系統非常突出，因為它們的信號經常重複，而且是以一種可預測的方式重複。過去，人們還無法系統地搜索每分鐘都在變化的天體。但ZTF那足夠大的相機讓我們終於得以做到這一點。
這兩顆新發現的白矮星都和地球差不多大，其中一顆略小於另一顆，小的那顆也比另一顆更亮一些，它們加在一起的質量與太陽相當。這兩個天體的軌道非常接近，只有地月球距離的1/5。我們甚至可以將這兩顆繞軌道運行的恆星「塞進」土星內。它們以每秒數百公裡的速度，每6.91分鐘相互環繞一次。
研究人員將這一發現發表在了7月25日的《自然》雜誌上，論文的第一作者Kevin Burdge說：「當較暗的那顆恆星在更明亮的那顆星前經過時，它會阻擋大部分的光線，在ZTF的數據中形成了7分鐘的閃爍模式。物質正準備從更大、更輕的那顆白矮星上溢到更小、更重的那顆白矮星上，最終，後者會將更輕的那顆伴星吞併。我們已經看到過許多白矮星被它的同伴吞食掉的例子，但是我們很少能捕捉到像這個這樣還處於合併過程中的系統。」
○ 這對」食雙星「每6.91分鐘繞對方一周：當較大、較冷的白矮星從較小、較熱的白矮星前面經過時，較小的那顆白矮星的光會被擋住。對觀測這一系統的天文學家來說，這對恆星在日食階段會消失大約30秒。| 圖片來源：Caltech/IPAC
更妙的是，由於ZTF J1539+5027會釋放出引力波，所以兩顆白矮星會越來越靠近，相互環繞的速度也會越來越快。它們的軌道是如此緊密，以至於軌道周期預計在短短幾年後就會明顯縮短。Burdge的團隊通過將他們的新結果與過去10年獲得的數據進行比較，證實了廣義相對論對縮小軌道的預測。
當太空雷射幹涉儀（LISA）在2034年發射升空後，就能夠探測到雙白矮星合併輻射出的引力波。屆時。LISA所扮演的角色將與LIGO（雷射幹涉引力波天文臺）類似。2015年，LIGO首次直接探測到了一對相互碰撞的黑洞產生的引力波，改寫了引力波探測的歷史。而LISA將會在較低的頻率探測引力波。
物理學教授Tom Prince是這篇論文的一名合著者，他說：「這兩顆白矮星正在合併，因為它們正在發射引力波。在LISA啟動後的一周內，它就能接收到來自這個雙星系統的引力波。到時候，LISA將會在我們的星系中發現成千上萬個像這樣的雙星系統，但是到目前為止我們知道的只有幾個。而新發現的這個雙星系統是迄今為止最具特色的一個，因為它具有日食性質。」
有時候，這些雙星白矮星會合併成一顆恆星，而有時當較輕的白矮星逐漸被較重的白矮星撕碎時，它們的軌道會變得更寬。論文的作者之一James Fuller說：「我們不確定在這種情況下會發生些什麼，但發現更多這樣的系統將能告訴我們，這些恆星在近距離碰撞中能存活下來的頻率。」
研究人員希望未來能夠解答的另一個謎題是有關白矮星的溫度之謎，據估計，溫度更高的那顆白矮星的溫度約為5萬攝氏度，是太陽的9倍。之所以推測這顆白矮星如此炙熱，是因為它已經開始從伴星身上「吞食物質」，這是一個會把物質加熱到極高溫度的過程，這種「吸積」過程通常與X射線有關，可研究人員並沒有發現任何X射線的蹤跡。
Burdge說：「奇怪的是，我們並沒有在這個系統中看到X射線。一種可能性是白矮星上的吸積點（物質墜落的區域）比通常情況下的更大，這就有可能導致發射出的是紫外線和可見光，而不是X射線。」
當你抬頭仰望星空的時候，如果你恰巧朝著牧夫座的方向看，不要忘了，那裡有一個閃爍的光點，那是兩顆死亡雙星在共舞。
參考來源：
https://www.caltech.edu/about/news/dead-stars-found-whipping-around-each-other-minutes
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1403-0
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