三星系统的今昔, 当未来的人们回顾如今的科学成果, 望远镜就成为了时间机器

“就好像有人发明了一个望远镜，它是一个时间机器。”

这是HS Hydra的视图，由数字化巡天器捕获。(图片来源:太空望远镜科学研究所)

科学家们将现代宇宙飞船的数据与古老的观测数据结合起来，拼凑出了HS Hydra三星系统125年来的古怪故事，并预测了它的未来。1893年，当第一次观测到HS Hydra时，它只是天空中另一颗闪烁的恒星。现在，这是一个奇怪的动态系统，可能还会产生更多的惊喜。

通过宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)，天文学家可能很快就会发现这些惊喜。在天文学会第237次会议上，科学家们认为，这艘以发现外星世界而闻名的航天器，可能会揭开双星系统中类似的奥秘。

华盛顿大学的天文学家詹姆斯·达文波特(James Davenport)在谈到明亮的双星系统时告诉Space:“这只是几个令人兴奋的事情之一，TESS将会非常强大。”但他说，这并不是天文学家第一次研究这些天体。“这就像你祖父辈的天体物理学, 六七十年前双星话题非常热门，因为这是科学家们可以研究到的真正动态的东西。”

从技术上讲，TESS并不是一项天体物理学项目: 该航天器的设计理念是通过寻找明亮恒星光线中的小而有规律的阴影来发现系外行星——系外世界的阴影出现在其恒星和航天器之间。但亮度下降并不一定意味着有行星。例如，有时，这意味着这颗恒星实际上是两颗恒星，它们互相围绕着地球旋转。当恒星在航天器的视野中重叠时，光线会下降, 这就是系外行星项目数据中的双星系统。

所以达文波特开始研究双星，他找到了一篇为业余天文学家写的关于双星的旧文章。他说:“这是其中一个伟大的时刻，就像，‘我敢打赌TESS观察到了很多双星系统。’”“那是一个深夜，‘天哪，如果我只观测一个小时会怎么样’——然后是凌晨两点，我起得太晚了。”

在这些双星中，HS Hydra引起了他的注意。这是因为在2012年，天文学家重新审视了这个距离地球约342光年的系统，并意识到它不仅仅是两颗恒星以一天半为周期相互环绕, 还有第三颗距离更远、体积更小的恒星在拉着主恒星对。研究人员意识到，这个同伴正在慢慢地把它们的舞蹈从人类的侧面视野中拉出来。

根据观测结果，科学家们预测，能从地球上看到的HS Hydra日食将在2022年左右结束。达文波特正在研究TESS的数据，这些数据仍然显示了小型日食。“它们应该在2022年结束的预测并没有明显错误，”他说。

利用新的TESS数据，达文波特和他的学生合著者预测，HS Hydra的日食不会结束，而是在今年, 正好赶上飞船重新检查系统。当这两颗主恒星停止蚀食时，TESS仍然能够看到它们之间的相互作用，因为一颗主恒星会将另一颗拉伸成泪滴形状。

HS Hydra 的今与昔

达文波特对TESS的数据结果非常兴奋，他说HS Hydra研究最引人注目的方面是能够从这项任务之前一个多世纪的数据中提取数据。可追溯的最早的观察是在1893年，当时莱特兄弟还专注于销售自行车。在这些记录中，星星以早期摄影的形式被永久地记录在玻璃板上。

达文波特说:“天文学家将不得不在黑暗中骑着望远镜，在晚上更换玻璃板。”“作为一名观测天文学家，那是一个疯狂的时代，我想谢天谢地，我没有在那里。”

但这些观测数据仍然存在，其中许多是由哈佛大学项目的“天空世纪数字访问”(Digital Access to a Sky Century)放在网上的，档案管理员还对数据进行了校准，并包括了原始观测者的日志记录。达文波特和他的同事忽略了那些似乎损坏严重的玻璃板，他们仍然有1000多个观察结果可以分析。

他说:“这就好像有人发明了一个望远镜，它是一个时间机器。”“我们只是去下载数据，就像我们从现代太空档案馆下载数据一样。”有了这台时间机器，达文波特和他的同事们可以描绘一段长达125年的历史，其中有人类与太空历史的独特回声。

这是1945年拍摄到天文观测的玻璃板上的数字图像。(图片来源:DASCH/哈佛大学)

几十年来，当人类研制出第一架飞机和火箭时，HS Hydra只是一颗明星。1959年，从地球上看，它的日食是最引人注目的，五年后，科学家们意识到它的双星性质。达文波特说:“就在太空时代的黎明，就在人造卫星发射之后，我们正准备登月，所有这些事情都准备发生，那是系统处于最佳状态的时候。”

在接下来的几十年里，系统中看不见的第三颗恒星逐渐旋转双星，使日食倾斜，使它变得更加难以探测, 但科学家们一直在跟进。达文波特说:“随着研究变得越来越困难，我们的工具也越来越先进。”

但是他们对这一系统的兴致也许并没有那么浓厚。“这从来不是一个令人兴奋的系统，”他说。到了21世纪初，科学家们已经厌倦了它。“他们认为这只是另一个双星系统, 没有什么特别之处。”

然后，科学家们意识到该系统第三颗恒星的影响，这确实是一个特殊的特征。TESS开始投入工作。达文波特说:“现在我们正处于这个拐点，在这里我们有了这个新的调查方向，我认为，它将彻底改变双星研究, 然而这个系统现在似乎有消失的迹象。”科学家们的新计算预测，HS Hydra将在2195年左右再次开始日食。

但他说，科学家们可能没有真正解决HS Hydra的难题，随着数据集变得越来越长，这个系统将继续给天文学家带来惊喜。达文波特说:“我们只看到了100年。”“它可能不是一条直线, 它可能会慢慢弯曲，或者再次摆动，如果有第四颗恒星与它们一起共舞的话。”

宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)拍摄的一张图像显示，星星散落在天鹅座周围的北方天空中。(图片来源:NASA/MIT/TESS和Ethan Kruse (USRA))

因为对于一个观测天文学家来说，一个令人羡慕的时间框架对一个天文物体来说只是一个瞬间。达文波特说，这意味着科学家们可以很好地回顾过去和展望未来——既要挽救该领域最早的数据，又要仔细考虑如何确保今天的观测结果仍然可用。

“我们现在拍摄的图像将在一个世纪后成为这些数据集合之一, 人们看到如今的拍摄成果很可能会打趣地说，‘哦，他们有这个可爱的小望远镜，他们称之为TESS，’”。“总有一天，他们会回顾这些数据，它将成为未来一些很酷的项目非常粗糙的基石。”

BY:Meghan Bartels

FY:Angelina Yang Gong

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