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2016-10-21

半人马α系统上合背景星预报:2028年进入A星爱因斯坦环的场星?

归档于: 天文空间科学, 知识理论 @ 11:40 pm

由于距离地球最近的缘故,半人马α三合星系统一直获得着超乎寻常的关注,无论是系外行星的搜索,还是常规的天体测量,这里都是天文学家持久的观测目标。近日一篇关于半人马α A/B双星未来运动情况的论文就是基于欧洲南方天文台多年积累的测量数据,预报出了2050年之前系统成员星将要出现的上合事件。而与此相伴的是一个有趣的结论:2028年,半人马α A将运行到一颗K波段星等只有7.8等的场星附近发生上合,并有较大概率让后者进入自身的爱因斯坦环。

对前景恒星相对场星上合的预报工作之前也出现过不少,但是由于预期的引力透镜强度都不大,无一得到了成功的观测。选择半人马α系统的A、B星做预报的优点在于,它们较近的距离可以增大引力透镜事件产生的爱因斯坦环的角直径,让现象变得更为明显;同时,其相对天空背景较快的自行也让事件的发生概率大为提升。

半人马α系统未来4000年间相对半人马β的位移示意。(图片来源:Wikipedia

但对于自身亮度较高的半人马α A/B而言,麻烦也是存在的:亮星的干扰使得对邻近天区的普查很难进行,因此系统虽然身居银盘之上,附近的在册恒星数量却不多,还不乏未被彻底排除观测假像。好在这对恒星较快的运动使得多年前编纂的星表有些过时,现在它们已经运行到了早年已经被详尽观测过的地方,所以研究者可以更好地凭借愈加丰富的场星对系统未来可能引发的引力透镜作出预言了。

左:甚大望远镜在2004年4月拍摄的半人马α A/B双星;右:ALMA在2014年7月获取的半人马α A/B的345 GHz影像,可见二者的角距离已经从11.12角秒缩小到了4.24角秒,彼此的相对方向也有所不同。(图片来源:Kervella et al. 2016

对半人马α A/B的轨道和自行估计应该算是已知恒星中非常不错的,而这也是预言系统未来运行情况的关键。在长期多普勒分光测量的过程中,两颗恒星星光彼此的干扰、星体本身的星震或星斑,还有仪器的误差都可能引入运动测量的误差。在充分考虑各种因素后,研究者重新拟合了双星相对运动的轨道,总的来说与先前最好的结果相近,只是轨道的半长轴有所减小。此外,系统自行的轨道也结合依巴谷卫星的测量数据以及欧南台新技术望远镜更为晚近的观测得到了更新。

改进后的半人马α B相对A星的运行轨道。(图片来源:Kervella et al. 2016

由此计算出的上合事件截止到2050年共有18次,其中A星5次,B星13次。这里的上合标准是,两星碰撞参数要小于5角秒(正好对应甚大望远镜干涉仪GRAVITY仪器的视场),而为了保证透镜强度,背景星也要在可见光波段亮于16等,在红外波段不低于15等。

这其中,最值得关注的就是背景星2MASS 14392160-6049528(又名WISE J143921.46-604952.9)在2028年5月6日前后与半人马α A的近距离遭遇了,两星最小距离可能达到了0.015角秒(正负0.135角秒),堪称未来30年内最让人期待的上合星事件。那时对于欧南台而言,半人马α系统恰好夜间可见,其在天空中的位置也是有利于观测。更妙的是,那时A、B星的间距会再度增大到10角分以上,因此B星不会构成太大的干扰。

半人马α A/B星在天空中的运行轨迹预测,其中的S5就是2MASS 14392160-6049528。(图片来源:Kervella et al. 2016

2MASS 14392160-6049528是一颗颜色偏红的恒星,从测光结果来看更可能是距离地球超过20千秒差距的红巨星。到时其与半人马α A如此近的角距离让这颗背景星有45%的概率进入A星的爱因斯坦环,亮度大大增强。由此以背景星为媒介,会为A星周围的行星搜索与恒星大气分析带来不同寻常的机遇,甚至那时有望落成的新一代巨镜也可能参与到观测中来,作出意料之外的新发现。

半人马α A/B星在天空中的运行轨迹预测,其中的S5就是2MASS 14392160-6049528。(图片来源:Kervella et al. 2016

反过来说,如果能够成功监测这一系列的上合事件,也将提升对半人马α系统本身运动的认知,并在更远的将来更好地预测更多的类似现象,二者是相辅相成的。考虑这对恒星,尤其是A星的光谱型接近太阳,这何尝不会为认识太阳本身的努力带来新知。

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