从太阳的后裔双白矮星探寻引力波下

白矮星可能成为一种引力波源，白矮星以结伴而行或相互绕转的形成双星系，好像双黑洞和双中子星的形成方式，双白矮星成为了稳定可靠的引力波源，天体物理学家研究了双白矮星引力波物理学，从中绘制了银河系结构的图谱。双星系和多星系在宇宙中非常普遍，我们的太阳或太阳系似乎是个例外，太阳恒星的例外反而创造了地球生命的奇迹，否则，生命和人类在地球的出现就将变得不可能。生命星球不局限于在太阳系的存在，生命行星可能出现在双星系和多星系，甚至出现在黑洞视界的周围。从塌缩的气体云中形成了恒星，包括主恒星和周围行星在内的恒星系有多种多样的表现方式，多星系形成的概率高于单星系，我们的太阳系是一个单星系。

现在的天文学家不能确定早期的太阳系是否只有一颗恒星组成，早期的太阳系也许是一个双星系，在某种未知事件的影响下，其中的一颗恒星消失了，成为了一个“迷失的太阳”，天文学家不知另外一个太阳的去向，即使找到了它的“藏身之所”，也几乎得不到诺贝尔奖，现代天文学的发现硕果累累，多数天文发现的成果都难以得到诺奖，只有找到了“迷失的引力波”才有可能获得诺奖的殊荣。在引力的相互作用下，多颗恒星结合成恒星系，双恒星的绕转产生了引力波。

上个世纪60年代末，天文学家发现了绕转周期小于1小时的双星系，在不到1小时的时间内，两颗恒星完成了一次相互的绕转，巨人体量的恒星发生了高速的绕转，人们以牛顿引力和经典力学的定律描述双星系的运动时将会发现，双星系的两颗恒星在旋转周期和相互距离的两个因素之间存在固有的关联，两颗恒星越是相互靠近，彼此旋转的速度越快，旋转的周期越短。两颗恒星的旋转周期小于1小时，这意味着两颗恒星靠得很近，在边缘处发生了亲密接触。

两颗恒星中的每一个不可能是一颗普通、好像我们太阳之类的恒星，简单地说来，体量太大的太阳不适合在非常短的周期完成一整圈的绕转，似乎只有一种可能性，双星系中的每一颗恒星都是被天文学家称为的恒星“遗骸”，这种紧凑的天体是在恒星耗尽自身的核燃料后遗存的天体，在上个世纪60年代末的一次天文发现中，白矮星进入了天文学家的视线，质量相对不大的恒星——好像太阳之类的恒星在生命周期的最后阶段演变成了一颗白矮星，更大质量的恒星在生命周围的末期演变成了中子星和黑洞。

当人们把目光锁定在白矮双星时，这种紧凑型的天体不比我们的地球大了多少，它们的质量通常相当于半个到一个太阳之间，白矮双星的类型有两种，当两颗独立的白矮星以清晰的方式划定和展示时，这种白矮双星系被称为“不结双星”，另一种类型是在两颗星体的相互作用中发生了物质的转移，一个星体的物质被转移到另一个星体，其中的一颗白矮星担当物质的输出者或“捐赠者”，另一颗白矮星担当物质的输入者或“受让者”。

年，天体学家第一次发现了白矮双星，他们在猎犬座找到了一个相互作用的白矮双星，猎犬是指捕猎大熊和小熊，猎犬座的缩略语为CVn。天文学家制定了一套约定俗成的命名方法，确定的恒星名称在前，双星系的名称为一个数字、或字母的组合，星座名称的缩写语放在后，在年发现的白矮双星被天文学家命名为AMCVn，从那之后，这类双白矮星被称为AMCVn。物质分布在每一个双星系中都由运动和引力的平衡所决定，引力向内拖拽，离心力将物质抛离旋转轴。在非常近距离的双星系中，引力和离心力的平衡导向了沙漏状的外形特征。

AMCVn双星系有相似的形状，按照广义相对论的推论，两个相互绕转的天体能够发出引力波形态的能量，同时产生了角动量（转动量）的损失，在AMCVn双星系的情形中，角动量的损失已足够大，引起了引力和离心力平衡态的显著改变，物质从一个星体转移到另一个星体，物质的重新分配加宽了双星系的绕环轨道，增大了双星轨道的转动周期。年末期，天文学家发现了第一个不结的白矮双星，双星系的分离不可避免地造成了引力辐射能量的损失，从而产生了相反的结果：两个星体相互靠近，它们的轨道转动周期变得越来越短。

如何从白矮双星系观测引力波？典型的双星系轨道的转动频率取决于两个星体的质量和密实度，星体的物理特征直接决定了双星系发出引力波的频率，白矮双星的引力波频率是天体物理学家主要的探测指标之一，可探测引力波频率的主要仪器包括激光干涉仪天线（LISA），它以太空为基地探测引力波，欧航局计划在未来发射升级版的eLISA。与所有其它引力波源——比如：双黑洞系相比较，白矮双星有一项很大优势，人们知道它们在什么地方，可以预先设置仪器的灵敏度。一旦eLISA发射升空，白矮双星系将成为探测器重要的检测对象，一切按计划进行，在探测器接收的数据中可能出现引力波的信号。

（编译：-3-18）

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