admin 在浩瀚的宇宙中，恒星很少单独存在。通过观察，天文学家发现，超过一半的恒星在双星或多恒星系统中相互绕转，作为浪漫的“伙伴”或暗示的“舞伴”。双星系统是由两颗恒星组成的天体系统。它们相互吸引并围绕彼此旋转，仿佛在太空中跳着永恒的双人舞。令人难以置信的双星系统 双星的形成是一个令人惊奇的过程。巨大的气体云在重力的影响下塌陷，形成了恒星“胚胎”。然而，当分子云塌陷时，不一定会形成单个恒星“胚胎”。如果云内的密度存在微小差异，塌陷过程就会“一分为二”。云的中心分裂成两个独立的密度中心，每个密度中心都吸引周围的气体和尘埃，最终形成两颗恒星。两颗恒星诞生于同一个“摇篮”，化学成分和年龄非常相似，让他们看起来像“双胞胎”。还有一些类型的双星是更多“偶然”形成的。在致密的星团中，原本独立形成的两颗恒星可能会被引力困在一起，形成“被困双星”。这些双星的年龄和化学成分可能有很大不同，并且可能是一种宇宙“半途伴星”。然而，这种情况相对罕见，因为恒星之间的距离通常非常大。两颗恒星要相互捕获需要精确的速度和角度对准，这就像地球和火星在太阳系内突然形成轨道一样困难。无论它们如何形成，一旦双星被“已知”，它就会被引力紧紧束缚，并进入“结合在一起”阶段。两颗恒星之间的引力相互作用极其复杂。它们围绕一个共同的重心旋转，就像一对跳华尔兹的“舞伴”。当两颗恒星相距较远时，它们的轨道通常是椭圆形的它们轨道的近地点（或远地点）随着时间的推移缓慢移动。这种现象被称为“轨道进动”，是双星系统中非常有趣的现象。双星的“舞蹈”姿势有很大不同。主要区别在于两颗恒星之间的距离。这个距离取决于引力相互作用的强度、是否存在质量交换、甚至它们的相互进步。天文学家根据双星的距离将双星分为两大类，每一类都有自己的“舞蹈风格”。亲密二元：在太空“私下跳舞”的情侣。在一些双星系统中，两颗恒星之间的距离甚至可能小于我们太阳系中行星之间的距离。这种类型的双星被称为“邻近双星”。在距离很近的双星中，两颗恒星之间的引力相互作用非常强，以至于恒星的形状会发生变化。就像用手揉面团时，面团会伸展一样沿力的方向。这种由于重力而产生的形状变化称为“潮汐变形”。两颗恒星形成一个椭圆，它们的长轴始终指向彼此，就好像它们被彼此的引力“弯曲”一样。最极端类型的邻近二进制是“接触二进制”。它们是如此接近，以至于两颗恒星的外层大气“融合”形成了一个共同的气体包层，就像两个花生仁的所有表面都接触一样。这些双星的轨道几乎是完美的圆形。自转周期很短，只有几个小时，相当于每隔几个小时完成一次“拥抱旋转”，类似于跳快节奏的华尔兹。距离很近的双星称为“半联合双星”。它们并不形成共享的包层，但来自一颗恒星外层大气的物质流向另一颗恒星，形成气体的“物质桥”。这就好像一颗恒星将营养物质“输送”到另一颗恒星，输送的物质形成接收星周围的吸积盘。遥远的双星：太空中遥远的跳舞情侣。与近距离双星不同，宽双星中的两颗恒星相距非常远，通常在 10 到 100,000 个天文单位的范围内（一个天文单位约为 1.5 亿公里，这是从地球到太阳的距离）。它们的轨道明显是椭圆形的，轨道周期可以持续数亿年，甚至数亿年。例如，位于天鹅座的双星系统天鹅座61，由两颗K型主序星相互绕转运行，周期为659年，形成了典型的遥远双星系统。遥远双星的“舞蹈”更像是一首慢节奏的华尔兹。两颗星保持相对独立，不重叠。力的相互作用很弱，几乎没有物质交换，它们甚至可能有自己的行星系统。宇宙的天然实验室位于浩瀚的星空中。男人y 亮星是双星系统。它们不仅是肉眼可见的“夜空地标”，也是天文学家研究的焦点。例如，小天狼星。它们是夜空中最亮的“双人舞”：天狼星（大犬座阿尔法星）是夜空中最亮的星星。 1844年，德国天文学家贝塞尔观察到天狼星轨道出现轻微晃动，并推测它受到一颗看不见的伴星引力的影响。 1862年，美国天文学家天狼星B首次用望远镜观测到白矮星。另一个例子是阿尔法半人马座。它距太阳仅 4.3 光年，是距离地球最近的三星级系统。它由三颗恒星组成：半人马座阿尔法星A（一颗类似太阳的主序星）、半人马座阿尔法星B（一颗稍小的主序星）和比邻星（一颗红矮星）。其中的两颗，A和B，形成了一颗双星，距离为11到36个天文单位（比dis的距离稍大一点）土星距太阳的距离）和大约80年的轨道周期。另一方面，比邻星则以大约 13,000 天文单位的距离绕 A 和 B 运行。该系统由于距离较近而受到广泛关注，是未来人类星际旅行最有可能的目标之一。那么科学家为什么要研究双星系统呢？因为它们不仅是宇宙的视觉奇观，也是天文学家探索宇宙的有力工具。它的存在使得计算许多以前无法测量的恒星参数成为可能，并为许多难以检验的理论提供了观测基础。通过观察双星的运动，天文学家可以精确测量恒星的质量。这是因为双星的轨道运动受到引力的严格限制，而引力的大小与恒星的质量有关。通过分析双星的轨道参数，天文学家可以计算出质量、半径i，以及两颗恒星的光度。这是研究恒星物理的重要手段。双星系统也是研究恒星演化的天然实验室。在双星系统中，两颗恒星的年龄和化学成分非常相似。然而，质量可以变化。恒星的演化速度与其质量有关，因此质量越大的恒星演化得越快。通过比较双星系统中两颗恒星的演化阶段，天文学家可以更好地了解恒星是如何演化的。对于相近的双星来说，由于质量交换，演化变得更加复杂。例如，当一颗恒星通过“物质桥”将质量转移到伴星时，其自身质量会减少，而接收物质的恒星质量会增加，导致两颗恒星的质量反转，可能会导致大质量恒星缓慢演化的不寻常现象。一些不寻常的双星系统它们是宇宙中最极端的物理实验室。这些不仅都人类检验基本物理理论的同时，也帮助我们理解元素起源、时空本质、宇宙演化等基本问题。一颗普通的双星就像一位优雅的华尔兹舞者，不断地对抗重力运动。一些双星进行极端的“引力对决”，并在剧烈碰撞中结束生命。致密双星演奏着宇宙中最猛烈的探戈。当中子星或黑洞等极端物体成为双星的一部分时，它们会以越来越加速的旋转在空间和时间上发射波（引力波），最后在震动地球的碰撞中完成最终的合并。 2015年9月14日，美国激光干涉仪引力波天文台首次直接探测到13亿年前两个黑洞合并产生的引力波信号。这两个黑洞的质量分别是t质量的36倍和29倍他孙分别。合并后，它们形成一个质量是太阳62倍的黑洞。一秒钟内，相当于三个太阳质量的能量以引力波的形式释放出来。这一发现获得了2017年诺贝尔物理学奖。 X射线双星表现出宇宙中最贪婪的“进食”行为。当中子星或黑洞等致密天体积聚来自伴星的物质时，这些物质会加热到数百万摄氏度并发出炽热的高能 X 射线辐射。这种类型的二进制文件是 X 射线二进制文件。最著名的例子是天鹅座X-1。这个包含恒星级黑洞的系统使科学家能够研究极端引力环境中物质的吸积行为。有趣的是，著名物理学家霍金曾与基普·索恩谈论过这一点。我冒险了，最后被迫承认黑洞的存在。 Ia型超新星是宇宙中最壮观的“烟花”。当白矮星双星系统中积累的物质过多，达到一定限度，就会发生剧烈的爆炸。这类超新星的亮度非常稳定，这也是它成为测量宇宙距离的“标准蜡烛”的原因。 1998年，通过观测宇宙“灯塔”，科学家发现宇宙正在加速膨胀，揭示了暗能量的存在，永远改变了人类对宇宙命运的认知。这一发现获得了2011年诺贝尔物理学奖。双脉冲星是宇宙最前身。特别是，天文学家约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔发现了人类历史上第一颗脉动双星PSR B1913+16。它的轨道衰变与广义相对论预测的引力波辐射的能量损失完全吻合。差异小于0.4%。该系统就像一个专门为测试爱因斯坦理论而创建的天然实验室，它的发现者赢得了1993年诺贝尔物理学奖。双星系统是宇宙中最浪漫的天文现象之一。从诞生时的“引力一致”，到进化过程中的“相互影响”，再到可能的“最终融合”，每一步都充满了宇宙规律和巧合。对于人类来说，双星不仅是夜空中的视觉奇观，更是解开宇宙奥秘的钥匙。恒星双星使我们能够测量恒星质量、测试引力理论、揭开黑洞之谜，并追踪宇宙膨胀的历史。他们的“舞蹈”已经持续了数十亿年，并将持续数十亿年。通过观察和思考，人类正在慢慢开始理解这首超越时空的宇宙华尔兹。 （作者：李凯，山东大学空间科学与技术学院副院长、教授）
（编辑：何欣）