矮新星U？Geminorum的新光谱观测揭示了它
【菜科解读】
矮新星U Geminorum的新光谱观测揭示了它的性质Credit: Echevarria et al, 2023
据美国物理学家组织网 cy Tomasz Nowakowski , Phys。
org：利用墨西哥的吉列尔莫·哈罗天文台OAGH，天文学家对一颗被称为U Geminorum的矮新星进行了光谱观测。
观察活动的结果发表在3月10日的arXiv预印库上，对该天体的性质产生了重要的见解。
灾变变星CVs是由来自正常恒星伴星的白矮星主吸积物质组成的双星系统。
它们的亮度不规则地增加一个很大的系数，然后下降回到静止状态。
这些双星已经在许多环境中被发现，例如银河系的中心，太阳附近，以及疏散星团和球状星团中。
鉴于在CVs中，来自伴星的质量转移经常通过白矮星周围的吸积盘发生，在某些情况下，盘中的热不稳定性会触发称为矮星新星DN的爆发。
这些新星是一种经历半周期性爆发的cv。
一些DNe只经历常规的2-5 mag爆发U宝石型,而其他的则展示额外的特性。
位于双子座，距离我们大约304.5光年，是1855年发现的U Gem DNe的原型。
该系统由一颗白矮星和一颗红矮星伴星组成，轨道周期约为0.177天，质量比为0.35，爆发周期约为118天。
U Gem是研究得最好的DNe之一，以前的观察发现它展示的行为远比经典模型预测的更复杂。
例如，已经观察到U Gem在静止时表现出不同的发射结构:从由来自热点的发射主导的扩展盘到类似于覆盖在盘上的旋臂的高度不对称的形状。
这就是为什么由墨西哥国立自治大学的Juan Echevarria领导的一个天文学家小组决定用OAGH的2.1米望远镜对U Gem进行光谱观测。
新的观测发现，U Gem中的白矮星质量在1.2到1.38个太阳质量之间。
红矮星的质量估计在0.42-0.61太阳质量的范围内。
因此，系统的质量比被计算为在0.34和0.44之间。
该研究还发现，U Gem并没有展示一个典型的磁盘，也没有热点的证据。
研究人员注意到，该系统反而呈现出一种螺旋臂结构，这是静止系统所不具备的。
他们解释说，这种不寻常的形状可能是潮汐加厚区域的白矮星辐射、河流溢流、部分截断的圆盘，甚至是完全形成的旋臂的结果。
该论文的作者补充说，需要对U Gem进行进一步的观察，以便充分了解这个系统的特殊性质。
“U Gem是研究得最好的DN之一，菜叶说说，然而，正如本文所表明的，必须有比经典模型所描述的更多的因素来更好地解释它的行为。
因此，我们建议对这一来源进行进一步观察，以帮助阐明导致其丰富有趣性质的机制，”科学家们总结道。
第一次观察到白矮星的X射线爆炸现象
这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。
来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。
“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。
”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。
这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。
2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。
四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。
由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。
像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。
这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。
这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。
“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。
来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。
不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。
软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。
望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。
另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。
Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。
由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。
这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。
然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。
除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。
FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。
”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。
在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。
像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。
“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。
将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。
Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。
”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。
爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。
“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。
我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。
由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。
Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。
由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。
”
