天文学家看到了两颗恒星,在宇宙年龄大约60亿岁的时候。本来,这件事几乎是不可能的

夜安赏世界 2026-02-13 10:42:08

天文学家看到了两颗恒星,在宇宙年龄大约60亿岁的时候。

本来,这件事几乎是不可能的。就算是韦布望远镜,通常也只能看到遥远星系模糊的光斑,那里密密麻麻挤着数十亿颗恒星,谁也分不清彼此。

但这一回,韦布望远镜做到了。它不仅看到了这两颗恒星,还测出了它们的温度、质量,甚至发现其中一颗可能正走向生命尽头,随时会在超新星爆发中死去。

秘密藏在一个叫“引力透镜”的现象里。

宇宙中最大的引力束缚结构是星系团,由数千个星系聚焦而成,总质量可达太阳的千万亿倍。爱因斯坦告诉我们,如此巨大的质量会把周围的时空压弯。当更遥远的星系发出的光经过这片弯曲的时空,传播路径会被扭曲,图像会被拉伸、放大,有时还会产生多个镜像。

引力透镜的放大倍数惊人,能让我们看清本该看不见的细节。过去几年,韦布望远镜已经用这种方法看到了几十个被放大的遥远星团,甚至个别恒星。

美国明尼苏达大学的海莉·威廉姆斯团队盯上的目标,是一个被称为“沃霍尔弧”的星系。这个星系发出的光被前方一个巨大的星系团(图一)扭曲成了一道弧形。韦布望远镜的镜头里,沃霍尔弧呈现出粉红色,像一抹胭脂晕染在黑色天鹅绒上(图二中间那抹粉)。

弧线中有一个特别的光点,编号W2。此前的研究揭示它可能是一对双星,也可能是一个小型星团。威廉姆斯的团队想知道答案。

他们用韦布望远镜在126天里拍了4次W2。奇怪的事情发生了:这个光点的亮度在变,颜色也在变。(图三)

恒星当然会变亮变暗,许多变星都有规律的脉动。但W2的变化不太对劲。如果变化来自恒星自身,光谱曲线应该呈现某种周期性;但观测数据显示,这更像是有什么东西在改变我们看到的光的总量。

答案藏在引力透镜的细节里。星系团不仅会整体放大背景星系的图像,团内的单颗恒星也会产生额外的微引力透镜效应。换句话说,透镜的放大率不是均匀的,可能存在某些区域,放大倍数极高。天文学家把这样的区域称为“焦散线”。

当W2在轨道上运动时,两颗恒星会先后穿过“焦散线”。靠近它,亮度暴增;远离它,亮度骤降。颜色的变化则因为两颗星的温度不同:一颗3500K,偏红;另一颗12600K,偏蓝。当它们各自被微引力透镜放大时,W2整体的颜色就会跟着改变。

这个解释说得通。研究团队进一步建模,推测出这对双星的身份:它们的质量都在太阳的21到24倍之间,一颗是冷的红超巨星,另一颗是炽热的主序星,还在稳定燃烧氢。根据恒星演化理论,红超巨星已经步入晚年,核心的燃料即将耗尽。也许在未来某个时刻,它会在剧烈的坍缩中爆发成超新星,把大半质量抛向太空。

微引力透镜效应还帮忙排除了另一种可能:如果W2是一个小型星团,它的尺度至少得有几百个天文单位。但测量显示,W2的尺寸不超过90个天文单位,比冥王星的公转轨道大不了多少,只有双星系统才能这么紧凑。

天文学家还没有完全放心。他们提出了后续观测计划,要确认W2所在位置的微引力透镜频率是否异常高。如果真的异常高,那就不能排除另一种可能:我们看到的其实是两颗毫无关系的恒星,只是恰巧都被透镜放大了。

但无论如何,这次观测已经展示了韦布望远镜结合引力透镜的威力。它让我们有机会直接研究宇宙早期的大质量恒星,了解那个时代有多少恒星是成对出现的,它们如何演化,如何走向死亡。

这些信息本被锁在数十亿光年外,却因为宇宙恰到好处的几何排列,被送到了我们眼前。

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图源:NASA, ESA, CSA, STScI, Jose Diego (IFCA), Jordan D'Silva (UWA), Anton Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (University of Missouri);后期:Joseph DePasquale (STScI)

信源:“JWST’s PEARLS: A Candidate Massive Binary Star System in a Lensed Galaxy at Redshift 0.94,” Hayley Williams et al 2026 ApJ 997 292. doi:10.3847/1538-4357/ae2003

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