国家天文台研究人员揭秘双星在形成初期就经历了动力学加工过程
近日，中国科学院国家天文台的刘超研究员在英国《皇家天文学月刊》上发表了他的最新工作，揭示了一段人类对宇宙起源了解的重要篇章。在这篇文章中，刘超研究员指出，我们今天看到的双星系统并不是它们诞生之初的原生状态，而是经历了一场高效的动力学加工（dynamical processing）。这一发现不仅为我们重新认识了双星形成和演化提供了新的视角，也为理解恒星形成过程中的物理机制开辟了新的思路。
通常情况下，天文学家认为，在主序阶段，只有极少数双星会发生质量交换或被瓦解。绝大多数主序阶段的双星保留了它们诞生的统计特征，如双星存在比例、两颗成员星质量比等。这一假设一直是双星研究的基石，因为只有这个假设才能让我们通过今天成年的这些双星来反向推测影响它们诞生的各种物理机制。不过早在2011年，一些理论家就提出了一个新想法：恒星可能是在几百万年内迅速瓦解的小型团体中诞生的，这种短暂环境使得年轻恒星之间频繁相遇，从而导致动力学瓦解，从而形成单独运行的地球大小恒体。尽管这个理论提出后没有得到证实，但它却激发了更多关于如何观察这种现象的问题。
为了验证这一理论，刘超利用LAMOST巡天光谱数据结合Gaia空间望远镜提供的人口普查信息，对于赫罗图上的主序段落进行分析。他开发了一套层次化贝叶斯统计模型，并使用超过50,000颗拥有金属丰度和质量测量晚期主序座标点来估计不同金属丰度和主要颜色恒体组合中的二重性比例及其质量比分布。令人惊讶的是，他发现二重性比例与其成员们之間距离有关。如果两个成员都很接近彼此，它们就更容易保持成对，如果他们太远，它们就更有可能分开成为单独运行的地球大小恒体。此外，他还发现与较小金属丰度相关联的一些特定类型恒体具有较低二重性比例，而且在那些具有类似质量的大型、中等和小型地震时器常见于各个位置。
经过深入分析，这项奇异现象最终可以归因于当时存在于年轻团群中经历过非常有效地动力学“加工”。不断地同邻近其他物质相遇破坏那些引力的束缚能力较弱的一对地球大小物质，使得今日看起来这样：对于那些以较小颜色为主且间距较大的两颗地球大小物质来说，其所拥有的相互距离以及差异很大；然而，对于以较大的颜色为主且间距也比较广阔的一对这样的粒子来说，由于引力的束缚能力强烈，所以几乎没有受到动力学“加工”的影响。
这一复杂现象不仅终于证实了一些科学家的预言，即几个世纪内快速瓦解的小团群能够产生如此高效率动力学“加工”，同时也告诉后来的科学家，他们今天看到场景中的每一处均已遭受过这样的处理，而非反映最初样子。这给探索宇宙如何运作带来了巨大的挑战。审稿人评价称：“据我所知，该工作展示了一项重要科学进展，将极大促进人们对这些演变过程理解。”著名专家Pavel Kroupa认为：“这是一个重大而令人印象深刻的事业。”
此图显示不同的金属丰度小生命年龄后的赫罗图，以及从底部到顶部分别由单独行走者构成及由成对行走者构成的一系列条形状线。