双星系统

发现历史

1650年，Giovanni Battista Riccioli在大北斗（大熊座）发现双星系统。

1685年，在南天的南十字座，丰特奈神父发现了明亮的十字架二双星系统。

1767年，约翰·米契尔最早提出双星可能彼此间有着物理上的关联性，他认为双星都是由彼此对齐而形成的可能性太小。

1779年，威廉·赫歇尔开始观测双星系统，不久就发表了含700对双星的目录。

1802年，科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双星”这个名词。

1827年，第一个双星系统的完整轨道大熊座Xi，由Félix Savary计算完成。

1844年，德国天文学家贝塞尔根据它的移动路径出现的波浪图形推断天狼星是一颗双星，因为该星在附近空间中沿一条呈波形的轨迹运动。天狼星及其伴星都在偏心率颇大的轨道上互相绕转，绕转的周期是49.9年，平均距离约为日地距离的20倍。尽管亮星光芒四射，用大望远镜还是不难看到那颗7等的伴星。伴星的质量与太阳差不多，它的半径却只有太阳的1/50，密度则比太阳大得多，平均密度为30㎏/立方厘米，是第一颗被发现的白矮星。

2015年03月09日，天文学家发现系外行星绕奇特“四体”恒星运行。[1]

分类介绍

物理双星

双星有多种。一颗恒星围绕另外一颗恒星运动，并且互相有引力作用，称为物理双星；一般所说的双星，没有特别指明的话，都是指物理双星。

光学双星

两颗恒星看起来靠的很近，但是实际距离却非常远，这称为光学双星。

目视双星

根据观测方式不同，通过天文望远镜可以观测到的双星称为目视双星；

分光双星

只有通过分析光谱变化才能辨别的双星称为分光双星。

食双星

有的双星在相互绕转时，会发生类似日食的现象，从而使这类双星的亮度周期性地变化。这样的双星称为食双星或食变星。食双星一般都是分光双星。

密近双星

还有的双星，不但相互之间距离很近，而且有物质从一颗子星流向另一颗子星，这样的双星称为密近双星。

X射线双星

有的密近双星，物质流动时会发出X射线，称为X射线双星。

物理特点

在银河系中，双星的数量非常多，估计不少于单星。研究双星，不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义，而且对于了解银河系的形成和演化，也是一个不可缺少的方面。

其中一个的万有引力由另一个星体提供，反之相同。它们的向心加速度之比为他们质量的反比。[2]

注意：行星围绕恒星做匀速圆周运动，或者卫星绕行星做圆周运动时，万有引力作用的距离，刚好是行星(或卫星)圆周运动的轨道半径，但是在双星系统中的引力作用的距离与双星运动的轨道半径是不同的，双星系统中两星做圆周运动时的角速度和周期是一定相同的。它们的线速度之比与其各自运行的轨道半径之比相同。

形成理论

重力形成理论

虽然这种可能性相当低，但经由重力捕获将两颗恒星结合在一起创造出双星系统，并不是不可能的。在这个过程中，需要三个天体，依据能量守恒律需要一个物天体带走被捕获天体的能量。但双星系统数量众多，这不可能是形成双星系统的主要程序。

扰动形成理论

三颗恒星位置接近，在三者相互扰动之下，系统终会将三颗恒星中的一颗抛出，并且假设在没有明显的进一步扰动下，留下来的两颗星会形成稳定的双星系统。

质量传输和吸积理论

当一颗主序星在演化的过程中尺寸增加时，或许会超出它的洛希瓣，意味着有些物质可能会进入伴星的重力牵引大于它本身引力的区域。这样的结果是质量从一颗恒星由所谓的洛希瓣溢流，经由吸积盘的吸收或直接的撞击，而传输至另一颗恒星（伴星），形成双星系统。

轨道周期

双星系统中恒星的轨道周期可以短于一小时（如猎犬座AM），或是数天（天琴座β型变星），但是也有长达数十万年的（环绕着南门二 (半人马座αAB）的比邻星)。T=2πL根号（R/Gm）、T=2πL根号（r/GM）,T=2π根号（L*3/G（M+m））

科学研究

2012年8月28日，美国一个天文学研究团队发布最新研究成果，他们利用“开普勒”太空望远镜首次观测到一个双星系统中两个行星围绕一对恒星运转。此前的天文学研究已证实，宇宙中的恒星多数不会像太阳一样“孤独地”运转，而往往会伴随另一颗恒星，并且两者相互环绕运转。天文学家已在这些双星系统中发现围绕它们公转的行星，但数量都没有超过一个。

据领导这项研究的美国州立圣迭戈大学天文学家杰罗姆·欧罗斯介绍，新发现的双星系统被命名为“开普勒－47”，这一系统中的其中一个恒星具有类似太阳的体积，另一个的体积仅有它的三分之一。两个行星的大小则与海王星相近，它们在相当近的轨道上围绕双星公转。

更重要的是，在最外围轨道运转的那颗行星，恰恰处在天文学家称为“宜居地带”的位置上，其进一步的研究有可能发现类似地球的宜居行星。[3]

法国科学家发现有两个太阳的天体

2013年4月1日息，据国外媒体报道，法国科学家认为他们已经在特别遥远的一个星系里，捕捉到一颗天体2MASS0103(AB)b围绕两个太阳运行的第一张图，由法国格勒诺布尔约瑟夫傅立叶大学的菲利普-达拉姆及其同事在2012年11月拍摄到。他们查阅望远镜的档案数据后发现，这个巨大天体在2002年到2012年间运行了相当远的一段距离。

他们认为，这颗星球的运行轨道距离双子星大约有125亿公里。它距离它的主星非常近，很有可能正是双子星周围的尘埃盘形成了该天体，很多行星都是这么诞生的。但是2MASS0103(AB)b的质量是木星的12到14倍，位于行星和降级恒星褐矮星之间的分界线上。

有四个太阳的行星被证实

2011年10月17日，英国科学家确认了一颗与4颗恒星相伴的行星，这意味着该行星的天空上有“四个太阳”，这是天文界首次发现此类天体系统。这颗行星位于天鹅座，距地球约3200光年，大约是地球大小的6.2倍。

研究人员发现，这颗被称作PH1的行星绕着一个双星系统旋转，而同时还有另一个双星系统绕着前一个双星系统转动，这意味着同时有4颗恒星照亮它的天空。但这样的系统也让天文学家困惑，不明白这颗行星如何能在4颗恒星的引力下稳定存在而没有被“撕碎”。

双星系统是两颗恒星互绕旋转的系统，这种系统并不罕见，但拥有行星的双星系统并不多。在数以千计的已知行星中，此前只发现有6颗行星是绕双星系统旋转的。而本次发现的行星PH1是第一颗同时还伴有另一个双星系统的行星。

两个太阳

2013年4月1日，国外科学家认为，他们已经在特别遥远的一 个星系里，捕捉到一颗行星围绕两个太阳运行的第一张图。

智利欧洲南方天文台的望远镜拍到的这张图片显示，一颗巨大的天体围绕一对双子星运行。然而，它的体积非常大，研究人员无法确定它是一颗降级恒星，还是一颗特别庞大的行星。他们表示，确定它的身份将有助于人们更好地了解恒星和行星是如何形成的。

发现共有包层演化直接证据

2022年7月消息，中国科学院云南天文台韩占文院士研究团队和澳大利亚国立大学研究团队合作，首次“看到”了被双星抛向太空的膨胀的共有包层，在观测上发现了双星共有包层演化过程的直接证据。相关成果于7月7日在英国《皇家天文学会月刊》在线发表。[4]

双星系统中的宁静态中子星

北京时间2022年9月23日凌晨，国际科学期刊《自然·天文》发布，LAMOST黑洞猎手计划研究团队利用郭守敬望远镜发现了一颗距离地球大约1037光年、处于双星系统中的宁静态中子星。[5]

发现双星系统

北京大学和中国科学院国家天文台合作，使用LAMOST光谱数据并结合新疆天文台南山光学望远镜测光数据，发现了一个质量约为0.98倍太阳质量的致密星与晚期主序星组成的双星系统。[6]

参考资料

[1]天文学家发现系外行星绕奇特“四体”恒星运行.新浪科技. [2015-03-09].

[2]遥远双星系统演示爱因斯坦广义相对论效应.科学网. [2013-05-25].

[3]科学家首次直接观测有两个太阳的行星.学科网. [2013-04-03].

[4]探秘双星演化 科学家首次发现共有包层演化直接证据.中新网. [2022-07-07].

[5]我国天文学家利用郭守敬望远镜发现一颗宁静态中子星.今日头条·环球Tech. [2022-09-25].

[6]我国发现离地球最近的特殊中子星候选体.今日头条-IT之家. [2023-03-21].

该页面最新编辑时间为 2023年8月15日