一类不寻常恒星生命周期的新细节被揭示 _恒星

开普敦大学的屋顶天文台。学分:达特茅斯学院
据达特茅斯学院（金·马蒂诺）：人们很容易把每晚照亮天空的星星视为永恒。天文学教授约翰·索尔斯滕森知道得更多。在过去的四十年里，他一直在研究灾难性的双星，一对在近距离内相互环绕的恒星:一颗被称为白矮星的闷烧死星，以及一颗像我们的太阳一样的恒星，在其生命的黄金时期，被拉入死星的轨道。
白矮星逐渐从它的伴星吸走热气，形成一个可以随机间隔爆发的环。对地面上的观察者来说，这两者就像一个整体，随着时间的推移变得越来越亮和越来越暗。
“这提醒我们，恒星有生命周期，并随着时间的推移而进化，”Thorstensen说。“即使是星星也不是永恒的。”
业余天文学家喜欢灾变双星，也称为灾变变星，简称CVs，因为它们的间歇性爆发足够明亮，可以用基本的望远镜看到。他们的热情是Thorstensen在1980年来到达特茅斯后将CVs作为他毕生工作的主要原因。到目前为止，已经统计了超过10 ， 000个，但是只有一小部分被详细描述过。
今天，天文学家已经计算出大约1000颗cv的轨道周期。轨道周期——通常是几个小时——揭示了两颗恒星的大致距离，以及它们在演化中的位置。在他的职业生涯中，Thorstensen自己发现了几次大灾难，并描述了数百次，包括2020年调查中的30份“短期”简历。
近年来，本科生加入了Thorstensen的天文学海外研究项目。学生们在开普敦大学度过冬季学期，听达特茅斯天文学教授的课，沉浸在南非文化中。最精彩的部分是对南非萨瑟兰天文台为期一周的参观，这是开普敦以北四小时车程的一个偏远地方。学生往返天文台的旅费和住宿费由Claudia和Jay Weed慷慨捐助。
在迄今为止最富有成效的一次访问中，Thorstensen和四名学生今年春天带着距离地球大约1000到3000光年的七次大灾难的新细节回来了。他们的观察已经发表在天文学杂志上。
发现南非耀眼的夜空
在非洲的最远端，与汹涌的南大洋接壤，南非以其令人惊叹且往往偏远的风景而闻名。它也许不太为人所知，因为它布满星星的天空。国家天文台坐落在一个沙漠高原上，是南半球最大的光学望远镜和许多较小仪器的所在地。
在去那里的路上，定居点变得越来越远。一旦太阳落山，光线的缺乏是惊人的。每天晚上，学生们会带着他们的“晚餐”从宿舍出发。在一英里长的徒步旅行后，他们会到达天文台，打开设备，然后等待。
来自达拉斯的天文专业学生， 23岁的蔡斯·阿尔瓦拉多-安德森说:“一旦太阳下山，天就黑了，你看不见自己的手。” 。“然后你的眼睛会调整，它会立刻发出咔哒声。天空看起来像一块溅有白色颜料的黑色画布。”
来自华盛顿特区的天文专业学生阿比盖尔·布伦斯也同样感到眼花缭乱。“当你习惯了黑暗，天空就会在你眼前爆炸， ”她说。“每次你回头看一个地方，你会看到越来越多的星星。我们看到了南十字星座、大麦哲伦星云和小麦哲伦星云，在早晨最早的时候，还看到了银道面。”
新冠肺炎将旅行推迟了两年。到了高三，两个学生都不确定自己是否能去。阿尔瓦拉多-安德森去过图森附近基特峰上的MDM天文台，该天文台是达特茅斯学校联盟的一部分。布伦斯从未到过比欧洲更远的地方。今年冬天，星星排成一行。今年二月，早就完成了他们的先决条件，他们飞往开普敦。
Thorstensen也准备好了。从一万个目标目录中，他选择了那些看起来相对明亮、鲜为人知、用相对普通的设备就能观察到的cv 。他们在研究中使用的20世纪40年代的望远镜有一个1.9米的镜子，与天文台著名的盐望远镜相比非常小。但是它仍然有足够的能量来收集他们需要的测量数据。
安装在望远镜上作为摄谱仪，一种将光分成不同颜色或波长的仪器，就像棱镜将白光分成彩虹一样。每个波长的光量告诉你恒星是由什么组成的。所有的恒星都含有氢，当观察到它的阿尔法谱线发射时，它会发出深红色的光，正是这种元素让你可以测量它们的速度。当一颗恒星远离观察者时，它的光会被拉长到更长、更红的波长；当它向观察者移动时，它的波长变短并向蓝色移动。
由于多普勒效应，恒星越快，波长移动越大，这种现象导致救护车或消防车远离你时警报器的音调下降。通过测量目标cv的变化波长，学生们能够记录它们的速度，这反过来允许他们计算它们的轨道周期。
他们发现，这七次大灾难都是典型的，以几个小时为周期相互环绕，通常速度超过每秒100英里。他们研究的四颗恒星持续明亮，属于被称为新星类变星的一类，而其他的是小爆发的矮星新星。
“这些系统拥有相似的物理特性，但根据你拥有的次级恒星的类型，它们可能会表现得非常不同，”Burrows说。
每次测量可能需要几个小时。如果湿度太高，学生们不得不关闭望远镜。
阿尔瓦拉多-安德森带着他的第一篇发表的论文、对IRAF、皮拉夫和ds9等天文学项目的精通以及如何通过研究生院资格考试的建议离开了旅行。阿尔瓦拉多-安德森现在前往斯坦福大学攻读行星科学博士学位，他说这次旅行再次证实了他对太空和星星的热爱。
这也改变了他对所有简历核心的白矮星的看法。之前，他看到了燃料耗尽的死星的致密核心。今天，他看到了一颗恒星，通过吸走它邻居的气体，它又复活了。
“把这个过程想象成重生是非常有趣的，”他说。