天文学家发现了关于530光年外一颗神秘恒星的令人震惊的发现！
伴星 π1 Gru C 周围吸积盘的流体动力学模拟。图片来源：uux.cn自然天文学 （2025）。DOI：10.1038/s41550-025-02697-2
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在浩瀚的宇宙中，恒星经历了非凡的生命周期，塑造了存在的结构。有些恒星，比如我们的太阳，有一天会膨胀成红巨星，然后最终脱落它们的外层，成为宇宙景观中微弱的残余物。在这些衰老的明星中，还有许多秘密仍然隐藏在我们的视线之外。其中一颗恒星是 π1 Gruis，这是一颗渐近巨分支 （AGB） 恒星，距离地球约 530 光年。多年来，这颗恒星一直吸引着天文学家，但直到最近我们才开始解开它的奥秘，特别是那些与其神秘伴星相关的谜团。
π1 Gruis 是一颗已经度过鼎盛时期的衰老恒星。它开始时的生命与我们的太阳非常相似，但现在正处于恒星演化的最后阶段。当它膨胀到太阳的 400 多倍时，它已经冷却并变成了一颗红巨星。这些明星，在暮年，经历了巨大的变化。它们有节奏地脉动，随着时间的推移会损失大量质量——有时每隔几年就会排出相当于地球大小行星质量的物质。这些驱逐最终形成行星状星云，即曾经恒星的残余物。尽管 π1 Gruis 具有迷人的性质，但它长期以来一直是一个研究挑战，特别是在识别可能影响其进化的任何潜在伴星方面。
观测伴星的挑战
研究像 π1 Gruis 这样的恒星的主要困难之一是恒星本身的强烈亮度。红巨星的亮度比太阳亮数千倍，这使得探测任何伴星——尤其是那些附近的伴星——变得异常具有挑战性。伴星很容易被红巨星压倒性的亮度淹没。此外，这些恒星的亮度可能会有所不同，从而增加了搜索的另一层复杂性。因此，天文学家一直难以直接观测附近任何影响 π1 Gruis 的恒星的存在。
然而，得益于先进技术和创新技术，天文学家们在研究这颗神秘恒星方面取得了突破。在《自然天文学》杂志上发表的一篇开创性论文中，一支国际科学家团队揭示了一颗围绕π1格鲁伊斯运行的伴星的发现。这一成就得益于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA），这是位于智利北部阿塔卡马沙漠的66个强大无线电望远镜网络。ALMA无与伦比的分辨率使研究人员能够直接观测伴星及其围绕π1格鲁伊斯的轨道，为这一老化恒星系统的动力学带来了新的见解。
ALMA 揭开隐藏伴侣的面纱
围绕 π1 Gruis 运行的伴星的发现引发了我们对恒星演化的理解的一场革命，特别是在恒星生命的最后阶段。莫纳什大学天体物理学博士生森义哉在这一发现中发挥了关键作用。Mori 和他的团队将观察到的 π1 Gruis 特性与莫纳什大学开发的恒星演化模型进行了比较。通过分析恒星的光度和脉动特性，他们能够更准确地限制其质量并深入了解其演化。
“了解伴星轨道的一个关键部分是了解 AGB 恒星的质量，”森解释道。“我们的团队利用其观察到的光度和脉动特性来找到最适合的恒星模型，从而帮助更好地限制这种质量。”这种仔细的分析不仅对于确认伴星的存在至关重要，而且对于更深入地了解这个动态恒星系统中发挥作用的力量也至关重要。
这一发现特别有趣的是伴星的行为方式。传统上，科学家们预测伴星将沿着椭圆轨道行驶。然而，新数据显示，伴星的轨道几乎是完美的圆形。这一意想不到的发现导致科学家们质疑现有的恒星演化模型，特别是当涉及到巨星与伴星的最后阶段时。
挑战恒星演化的传统模式
围绕 π1 Gruis 的圆形轨道的发现对先前建立的恒星演化模型提出了挑战。根据这些模型，人们认为这种系统中的伴星将遵循椭圆轨道，由与主恒星的引力相互作用塑造。然而，使用ALMA进行的观测表明，伴星轨道的演化速度比之前想象的要快，其近乎圆形的路径与预测有很大偏差。
鲁汶大学项目负责人马茨·埃塞尔德尔斯 （Mats Esseldeurs） 强调了这一发现不仅对于理解 π1 Gruis 的重要性，而且对于恒星演化研究的未来也具有重要意义。“了解亲密伴星在这些条件下的行为有助于我们更好地预测太阳周围的行星会发生什么，以及伴星如何影响巨星本身的演化，”埃塞尔德尔斯说。这一见解可能对我们理解恒星系统产生深远的影响，特别是那些有多颗恒星靠近的恒星系统。
新发现表明，轨道的环化可能比早期模型预测的更快发生。环化是指由于两颗恒星之间的潮汐相互作用，最初的椭圆轨道变得更加圆的过程。研究人员认为，目前的模型可能低估了这一过程的发生速度，为理解潮汐相互作用物理和双星演化开辟了新途径。
对我们自己的太阳系的影响
对 π1 Gruis 及其伴星的研究也对我们自己的太阳系具有重要意义。虽然 π1 Gruis 距离我们的太阳很远，但在这个恒星系统中观察到的过程有一天可能会让我们一睹我们太阳的未来。随着太阳的老化，它最终会膨胀成一颗红巨星，就像 π1 Gruis 一样，并经历类似的过程。虽然我们的太阳可能没有近距离轨道上的伴星，但了解伴星如何与老化恒星相互作用可以帮助科学家预测我们太阳系的命运。
此外，了解伴星如何影响巨星的演化也可以为行星系统的动力学提供有价值的见解。太阳周围的行星会受到太阳演化为红巨星的影响吗？如果存在伴星，会改变太阳系行星的轨迹吗？这些是科学家们希望通过研究 π1 Gruis 等系统来回答的问题。
恒星演化的未来一瞥
围绕 π1 Gruis 运行的伴星的发现标志着我们理解恒星演化的关键时刻。它强调了控制恒星生命的过程的复杂性，特别是当它们接近生命周期的终点时。这项研究的意外发现表明，我们的恒星演化模型可能需要调整，以解释恒星与其伴星之间的动态相互作用。
随着科学家们不断研究π1 Gruis这样的系统，他们无疑会发现更多的惊喜。每一项新发现都让我们更接近于了解宇宙中发挥作用的力量以及它们如何塑造我们观察到的恒星和行星。目前，π1 Gruis 仍然是一个重要的研究对象，它为了解恒星生命的最后阶段和隐藏在其后的奥秘提供了一个窗口。
更多信息：Mats Esseldeurs 等人，围绕巨星的近伴的开普勒轨道的证据，自然天文学（2025 年）。DOI：10.1038/s41550-025-02697-2
