巨型兄弟恒星并不像我们想象的那么相似

这些发现可能会使许多研究领域比天文学家想象的要复杂得多。

艺术家对一对恒星的印象，其中一颗伴随着岩石行星，另一颗伴随着气态巨行星，尽管它们是由同一气体云形成的。

图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/J。达·席尔瓦（Spacengine）/M。扎马尼

电视剧往往在家庭中蓬勃发展，其中兄弟姐妹之间的性格差异比人们想象的要大得多。对于恒星，至少是巨型恒星来说，情况可能也是如此，其结果可能会使天文学许多方面的科学研究比长篇连续剧的情节更加复杂。

有时，一颗恒星可能会距离另一颗恒星足够近，从而被捕获并留在轨道上，但这种情况非常罕见。双星系统中的几乎所有恒星，特别是距离较近的双星，都被认为是由同一气体云一起形成的，因此最初具有相同的化学成分。这个假设被用来探索恒星演化的许多方面。例如，在过去几周，它显然有助于解释异常巨大的恒星黑洞，并估计有多少恒星吞噬了它们的行星。 

不幸的是，新的研究表明这可能是错误的。

阿根廷天文、地球和空间科学研究所的卡洛斯·萨菲 (Carlos Saffe) 领导的团队使用南双子座望远镜收集了这对名为 HD 138202 + CD−30 12303 的巨星的光谱（直到天文学家想出了更引人注目的东西）。他们发现较大的恒星比较小的恒星含有更多的铁（通常用作金属的替代品）。

对于年长的明星来说，对此有简单的解释。随着恒星的发展，它变得更加分层，元素沉降到内层，因此它们的光谱无法被检测到。对于双星伴星来说，这种情况的发生率可能不同，使它们看起来比实际情况更加不同。恒星还可以消耗附近的行星，其金属含量会改变表面附近的比率，这种情况可能发生在一颗恒星上，但不会发生在另一颗恒星上。

然而，当双星中的两颗恒星都足够大时，这些解释就站不住脚了。这些恒星混合得很好，行星物质对表面附近的成分只有很小的影响。因此，在混合得太充分的巨星中观察到这种差异是令人惊讶的，任何一种解释都没有道理。相反，这两位明星自始至终都有不同的成分。 

萨菲在一份声明中说：“这是天文学家第一次能够证实双星之间的差异始于其形成的最早阶段。” 

从单个例子中得出结论总是危险的，也许 HD 138202 + CD−30 12303 会因为未知的原因而变得非常不典型。值得注意的是，这两颗恒星相距相当远——超过半光年，或者是太阳到海王星距离的一千倍。然而，如果这种模式很常见，那么对天文学就有很多意义。

一方面，我们无法通过观察恒星的伴星来推测恒星的起始成分。在上面引用的例子中，我们不能确定黑洞来自一颗几乎完全由原始元素组成的恒星，尽管它的伴星是这样的。 

我们还需要确定附近位置的恒星形成云是否会有所不同，或者是否有某种东西有时会干扰金属并入一颗恒星而不是两颗恒星。

气体云不仅产生成对的恒星，而且产生数千个恒星团，这些恒星逐渐分开。最近识别来自同一云的恒星的努力是寻找那些在银河系周围路径相似、但年龄和成分也相匹配的恒星。也许最后一个指标并不像我们想象的那么好。

我们可能还需要重新思考行星形成的想法。萨菲说：“不同的行星系统可能意味着非常不同的行星——岩石行星、类地行星、冰巨行星、气态巨行星——它们以不同的距离绕主恒星运行，支持生命的潜力也可能非常不同。”这可能会成为伟大的科幻小说——想象一下两个截然不同的行星系统，它们围绕恒星运行的距离如此之近，以至于它们之间的旅行是可行的——但目前关于在哪里寻找生命的假设可能需要修改。  

尽管这项工作可能会给他的同事带来困难，但萨菲很兴奋。他说：“通过首次证明原始差异确实存在并导致了双星之间的差异，我们表明恒星和行星的形成可能比最初想象的更复杂。” “宇宙热爱多样性！”

该研究已在《天文学和天体物理学》杂志上公开发表。