雲南天文台發現擁有共雙星物質盤和類木巨行星的特殊致密雙星系統

最近，國際天文學術期刊《天體物理雜誌》（The Astrophysical Journal）在線發表了中國科學院雲南天文台雙星與變星研究團組韓忠濤等人在致密星雙星領域取得的一項研究成果。該項工作對一顆掩食的分離白矮星雙星獵犬座DE進行長期監測和分析，給出了其周圍存在一個共雙星物質盤以及一顆繞其轉動的類木巨行星的證據。這一發現表明共雙星盤和巨行星之間存在著密切關聯，揭示了它們可能皆來源於未完全拋射的公共包層物質。

獵犬座DE是由一顆白矮星和一顆晚型主序星組成的密近雙星系統，其軌道面與視線平行（軌道傾角接近90度），使得兩子星互相遮掩而發生掩食。由於兩子星的半徑和光度差別較大，因此白矮星掩食的中間時刻可以精確測量，這為探測系統的長期演化以及搜尋繞其轉動的系外行星等提供了非常好的機會。研究認為，這類白矮星-主序星雙星經歷過一個公共包層演化階段，因此發現和研究繞其轉動的系外行星是十分重要和有趣的：它們是如何形成的？形成於什麼時期？與寄主星之間的相互作用如何？對這些科學問題的解答將深化人們對行星形成和公共包層演化的新認識。

自2009年3月起，韓忠濤等人利用一批國內外中小口徑望遠鏡對獵犬座DE進行持續監測，並結合美國變星觀測者協會（AAVSO）發布的數據，發現其軌道正在快速衰減（圖1左），同時還發現其軌道周期呈現出變幅為28秒的周期性振蕩（圖1右）。快速衰減的軌道揭示了一個共雙星物質盤正在從系統中抽取角動量，盤質量約為太陽的萬分之幾到千分之幾的量級。小振幅的周期性振蕩則揭示了在距離獵犬座DE約為6個天文單位處存在一顆類木巨行星。詳細的計算表明巨行星的質量為0.01倍太陽質量，正沿著一個近圓軌道運動。這些發現表明獵犬座DE是一顆同時擁有共雙星物質盤和類木巨行星的特殊致密雙星系統。另外，基於這些發現，韓忠濤等人提出該巨行星可能屬於第二代的行星天體，與共雙星盤的來源相同，都是形成於公共包層演化時期物質拋射。

該成果得到國家自然科學基金和雲南省基金重點項目等的資助。

圖1 由於共雙星物質盤和巨行星伴星的存在，獵犬座DE的軌道周期呈現出快速減小（左）和小振幅的周期性振蕩（右）

圖2致密星雙星獵犬座DE及其共雙星物質盤和巨行星組成的特殊系統的想像圖