天文学家们首次发现双白矮星引力波源

在一项新的研究中，天文学家检测到两颗恒星的“碎片”正在相互环绕，它们可能正在产生引力波。

白矮星被认为是中低质量恒星演化阶段的最终产物，银河系中97%的恒星都属于这一类。当像太阳这样的恒星耗尽燃料时，它最终只会离开核心，变成白矮星。多年来，研究人员一直预测宇宙中应该存在由白矮星组成的双天体系统。根据广义相对论，这两个轨道天体应该以引力波的形式释放能量。

引力波是时空结构中的波纹或扰动。然而，这项新的研究没有发现引力波，但是发现这个二元系统可能是引力波的来源。这项研究不仅将提高我们对这些系统和引力波源的认识，而且对验证激光干涉仪空间天线的有效性也非常重要。LISA是由美国航天局和欧空局共同赞助的引力波探测项目。预计将于2034年推出。

LISA将使用这个名为“J2322+0509”的双星系统进行训练。既然天文学家已经知道这个系统的存在，他们可以把它作为一个好的测试对象，以确保仪器能够正确地找到它们。“验证双星很重要，因为我们知道LISA可以在启动望远镜后的几周内探测到它们，”该研究的作者之一，俄克拉荷马大学的穆克明·基里奇在一份声明中说。“据我们所知，LISA只能探测到少数引力波源。一个新的可验证的二元系统的发现大大超出了每个人的预期。

在这项新的研究中，哈佛大学天体物理学中心的研究人员首次发现了由两个白矮星(带氦核)组成的双重白矮星系统。这两个白矮星显然是不同的恒星。J2322+0509系统的轨道周期非常短，为1210秒(略多于20分钟)，是迄今发现的第一个双白矮星引力波源。

该研究的主要作者、哈佛大学天体物理中心的天文学家沃伦·沃伦·布朗在一份声明中说:“一些理论预测了大量双氦核白矮星系统的存在，这一发现为这些模型和未来的实验提供了基础。因此，我们可以找到更多的恒星，并确定它们的真实数量。”

在迄今发现的所有分离双星中，J2322+0509系统的轨道周期是第三短的，因此很难被发现。“这两颗恒星没有光的曲线，”布朗在一份声明中说。"我们不能检测光度信号，因为它们不存在."因此，研究小组没有使用光度测定法，而是研究了光谱，即物质如何与电磁辐射(如可见光)相互作用来确定恒星的轨道运动。

根据这份声明，研究小组通过理论计算发现，虽然双星系统很难探测，但事实证明，这种双星是非常强大的引力波源。研究人员认为，由于系统相对于地球的方向，引力波探测仪器应该能够接收到比同一系统在其他方向发出的信号强2.5倍的信号。

然而，正是因为引力波，这个系统不能永远保持双星状态。“这两个天体的轨道正在衰减，”布朗说。“它们发出的引力波导致它们失去能量。大约6700万年后，它们将合并成一个更大的白矮星。”

这项研究的结果于4月3日在arXiv.org的预印服务器上发表，该论文已被《天体物理学杂志快报》接受。