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牛津仪器Andor iXon EMCCD助力发现食白矮星双星系统

牛津仪器发布时间:2020/03/20 12:30 点击: 加载中..


最近发表在Nature1杂志上的一篇文章中,美国加州理工学院的Kevin Burdge和合作者讨论了一个名为ZTF J153932.16 + 502738.8(以下简称ZTF J1539 + 5027)食双星系统2的发现。该系统由一对致密的白矮星3组成。白矮星是燃尽的恒星的残留物,是密度极高的天体。由于温度较高的主天体产生了大部分可观测的光,由于观测到的可见光大部分来自温度较高的主星,因此,每当较暗的次星在更明亮的主星前经过时(见图1),它会阻挡大部分的光线,就会发生掩食状态,形成食深较深的主食。据此,研究人员可以得出6.91分钟的轨道周期。当这两颗白矮星互相绕转时,意味着它们在一定的周期内就会互相掩盖对方的光芒,从地球上看,它们就像在眨眼!(见图2)。由于光变周期短而白矮星又十分致密(其半径和地球的差不多),因此这两个白矮星被束缚在一个比土星直径还要小的空间里绕转着。

白矮星-1.jpg

图1 – 双星系统ZTF J1539 + 5027的相位(6.91 分钟的轨道周期内)和合并的光变曲线图, 由加州理工学院的终端设备 CHIMERA 拍摄,该设备使用 Andor iXon Ultra 888 EMCCD 探测器。

2018年6月,研究人员在分析Zwicky瞬变设备(ZTF)测量的光变曲线数据时,首次注意到这一系统的不寻常及其周期性的亮度变化4。ZTF是帕洛玛天文台5的一项非常先进的巡天技术,使用一台48英寸的望远镜对北部天空进行观测。随后不久,研究人员使用KPED(Kitt Peak EMCCD Demonstrator6,Kitt Peak 2.1米望远镜上的终端)和CHIMERA7(Palomar 200英寸望远镜上的高速宽视场测光系统)两台设备对这一现象进行了后续观测,以确认ZTF J1539+5027的光变周期。后续观测中使用的两种仪器均配备有Andor iXon Ultra 888 EMCDD8.

白矮星-2.gif

图2- KPED 和 Andor iXon Ultra 888 EMCCD观测,每 6.91 分钟发生一次主星周期性掩食的视频(该视频已加速播放)。该视频可从 KPED 网站上观看。

白矮星-3.gif

该动态图片是由Kitt Peak 2.1米望远镜上的Andor iXon Ultra 888 EMCCD 拍摄的图像合成的。KPED被用来快速成像这一双星系统,并精确计算出掩食发生的时间。在动图中,当第二个天体消失时,我们可以清楚地看到掩食。在实时情况下,这种情况每6.91分钟发生一次。

Andor天文专家Ines Juvan-Beaulieu博士介绍:“ Andor iXon Ultra系列相机在天文学研究中的应用需求很大,例如自适应光学,散斑和幸运成像以及光变研究。这是由于该系列相机结合了高灵敏度、低噪音和快速读取速度等特性。我们非常自豪的是,Andor iXon Ultra 相机能够支持研究人员作出杰出的科学发现,如探测到双白矮星双星系统ZTF J1539+5027。”

这一发现对于未来的引力波研究和任务也具有重要意义,例如辅助欧洲的激光干涉空间天线(LISA)9项目。毕业于加州理工学院,Nature1文章中的第一作者Kevin Burdge说 :“通过使用高速测光系统观测像ZTF J1539 + 5027这样的天体,我们可以通过测量其掩食的持续时间和深度来精确表征它们,并精确计时以观察它们的轨道衰减。这使我们可以对系统施加强大的约束,可以将其与LISA将获得的引力波数据结合起来,以完全约束这些系统的物理性质,并且还可以作为广义相对论的检验。”

更多信息和阅读

1. Nature article: https://arxiv.org/pdf/1907.11291.pdf

2. Binary Star System or Eclipsing Binaries: Two stars that orbit around a common center of mass.

3. White Dwarfs: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs2.html

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html

4. ZTF: https://www.ztf.caltech.edu/

5. Palomar Observatory: http://www.astro.caltech.edu/palomar/homepage.html

6. KPED: https://kped.org/

7. CHIMERA: http://www.tauceti.caltech.edu/chimera/

8. Andor iXon: https://www.andor.com/pdfs/specifications/

Andor_iXon_ULTRA_EMCCD_Specifications.pdf

9. LISA: https://lisa.nasa.gov/


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