20 Mar
牛津仪器Andor iXon EMCCD助力发现食白矮星双星系统
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。
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.
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。
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/
