遥远星系中恒星正悄然吞噬其伴星

艺术家对ZTFJ04402325的描绘，这是一个褐矮星（右侧）和一颗红矮星（左侧）相互绕行的天体系统，它们每86.65分钟完成一次轨道运行。褐矮星向其伴星溢出物质，这些物质流撞击红矮星表面，在撞击点产生一个巨大的热斑。CreditAaronHouseholder(MIT)

天文学家发现了一颗恒星正在缓慢吞噬其伴星，这场非凡的宇宙盛宴可能持续数十亿年。

一颗距离地球约300光年的恒星正在吞噬其伴星，后者每87分钟绕前者运行一周。这两个天体距离极其接近，但恒星吸积物质的速度足够缓慢，使得这种吞噬过程能够持续数万年甚至数十亿年。

双星系统ZTFJ04402325位于银河系内。其中质量较小的天体是一颗棕矮星，其质量介于行星与恒星之间，约为木星质量的25倍，而另一颗恒星的质量约为木星质量的85倍。两者在恒星标准下都属于小型天体，且棕矮星的整个轨道范围可容纳在太阳直径之内。

重复的三角形光变曲线

几年前，麻省理工学院的物理学助理教授凯文伯奇在查看来自兹威基瞬变设施（ZTF）的数据时，注意到一种不同寻常的亮度变化模式。该设施利用位于加利福尼亚州帕洛马天文台的一台望远镜上的相机，扫描快速的亮度变化，以寻找可能预示超新星、伽马射线暴或中子星碰撞的信号。超新星的光变曲线——即亮度随时间的变化记录——呈现出类似钟形的形状，随着恒星爆炸而逐渐变亮，随后又逐渐暗淡。然而，引起伯奇注意的光变曲线却显示出一种重复出现的三角形模式。

我记得第一次看到这个时，心想，恒星不会产生这种三角形波形。他回忆道。

当时，伯奇和他的同事们正在调查另一个信号，他们将其识别为黑Widow双星系统。在这种类型的系统中，一个极其致密且旋转的中子星逐渐消耗一个远小得多的伴星，这种行为让人想起其名字来源的蜘蛛。伯奇开始怀疑三角形信号是否来自另一个黑Widow系统。然而，在这些系统中，光线会表现出明显的摆动现象，因为轻量的伴星围绕着更重的中子星快速旋转。

我们在这里并没有看到那种来回摆动的情况，伯奇说。这完全说不通。我们无法解释这是怎么回事。

摆动现象排除了中子星的可能性

布奇与麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生亚伦霍斯霍尔德重新研究了这个未解信号。他们想要验证布奇和他的同事多年前曾考虑过的一个想法。

利用原始ZTF信号定位源头，研究人员引导多台望远镜对准该位置。他们测量了多个特性，包括一个微小但可探测到的摆动，并将这一运动与黑寡妇类及其他类似双星系统的运动进行对比。

这正是确认该系统性质的关键证据，豪斯霍尔德表示，当我们测量到这种摆动时，发现它并非黑寡妇脉冲星系统，而是一颗低质量恒星，其周围环绕着一颗褐矮星。这种摆动的幅度太小，不可能是其他类型的天体所致。

物质直接撞击到恒星上。

这里的区别在于，吸收物质的不是一个小黑洞，而是一颗较大的恒星。因此，物质以很高的速度直接撞击恒星表面，就像一颗小行星撞击月球一样。

研究人员通过基于恒星和褐矮特性模拟来测试这一可能性。他们对褐矮中的物质粒子进行了建模，并利用物理定律和运动方程追踪这些粒子随时间的运动轨迹。

团队随后考虑了从远处看，当这颗棕矮星及其流动物质围绕恒星运行时，稳定流会呈现出怎样的景象。

这就像有一个持续的热点出现在物体上，当一个物体围绕另一个旋转时，这个热点会时隐时现，信号峰值出现在你正好对准这个热点的时候，布赖奇解释道。

慢速进食可能持续数十亿年。

研究人员计算出，这颗棕矮星每年必须向地球输送约万分之一的地球质量物质。为了说明这个数量级，他们将这种流动比作大约4000万辆垃圾车的物料运输量，或者相当于每秒约1.3万亿个一磅重的墨西哥卷饼。即使如此庞大的数量，也仅代表了棕矮星质量的一小部分，因此估计的物质转移过程相对于可用供应量而言是缓慢而持续的。

当我们在思考恒星与行星或褐矮星相互作用时，人们总是认为恒星最终会吞噬掉其他天体。这就是当地球在太阳变成红巨星时将会遭遇的情况。但在这里，我们发现了一种替代方案：恒星不是吞噬掉这些天体，而是可以缓慢地将其消耗掉，这个过程可能持续数十亿年。

通过解释三角形光变曲线，研究团队希望识别其他附近的系统，其中恒星逐渐从伴星获取物质。

本研究部分得到了国家自然科学基金的资助。