大约每月一次,这两颗星星互相掠过,新的巨浪就会在这颗“心碎星”的表面翻腾。累积下来,这种动荡使MACHO 80.7443.1718中的大恒星在赤道部分鼓胀了比两极多出约50%。每一波新的掠过,都会像“旋转的比萨饼边缘甩出奶酪和酱汁”一样,将更多物质甩向外侧,据MacLeod说。根据MacLeod的说法,大气层特征性的光芒就是恒星表面有波浪破裂的关键线索之一。

一项新研究解释了为什么一个特别极端的“心跳星”系统的光度波动比典型的心跳星系统要高出约200倍。原因是:当它的伴星定期接近时,会激起巨大的潮汐波。这项研究发现,这些潮汐波达到了如此高的海拔和速度,以至于波浪会破裂——就像海洋波浪一样——并冲击大恒星的表面。

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天文学家称这种系统为“心碎星”,它提供了一个前所未有的机会来观察巨星之间的相互作用。

首席作者、哈佛-史密松天体物理中心博士后摩根·麦克劳德说:“每一次心碎星巨大的潮汐波破裂,都会释放出足以将我们的整个星球毁灭几百次的能量。这真的是非常大的波浪。”

但是,据麦克劳德的导师、哈佛-史密松理论与计算研究所所长阿维·洛布说,“恒星上的破裂波浪就像我们海洋沙滩上的波浪一样美丽。”

当NASA开展凯普勒空间望远镜寻找系外行星的任务时,首次发现了心跳星,通过它们明显的、通常较弱的恒星光度脉动特征。

然而,这个极端的心碎星系统却毫不含糊。该系统中较大的一颗恒星质量近为太阳的35倍,与它的伴星一起正式编号为MACHO 80.7443.1718——这个编号并不是因为它的恒星力量,而是因为该系统的光度变化首次由MACHO项目在1990年代记录下来的,该项目寻找银河系中暗物质的迹象。

大多数心跳星的光度只变化约0.1%,但MACHO 80.7443.1718的光度却以前所未有的剧烈波动吸引了天文学家的注意,上下波动达到20%。麦克劳德说:“我们不知道还有其他心跳星会变化如此巨大。”

为了揭开这个谜题,麦克劳德创建了一个MACHO 80.7443.1718的计算机模型。他的模型模拟了两颗星互相引力作用生成的巨大潮汐。所产生的巨浪高达大恒星半径的五分之一,相当于三个太阳叠加在一起高,或者约合270万英里高。

模拟结果显示,这些巨大的波浪开始时就像海洋波浪一样平稳有序,然后它们开始卷曲并破裂。就像海滩上的人知道的,强有力的冲击波会产生海水飞溅和气泡,一个原本平顺的波浪变成了“乱糟糟的泡沫”,麦克劳德说。

MACHO 80.7443.1718上破裂波浪释放出的巨大能量有两种效应,麦克劳德的模型显示。它使恒星表面旋转加快,并将恒星气体向外抛出,形成旋转发光的恒星大气。

大约每个月一次,两颗星互相掠过,新的巨浪就会在心碎星的表面翻腾。这种震荡的累积效应使MACHO 80.7443.1718中的大恒星在赤道部分鼓胀了比两极多出约50%。麦克劳德说,每一波新的掠过,都会像“旋转的比萨饼边缘甩出奶酪和酱汁”一样,将更多物质甩向外侧。根据麦克劳德的说法,大气层特征性的光芒就是恒星表面有波浪破裂的关键线索之一。

尽管MACHO 80.7443.1718极为特殊,但它可能并非独一无二。在迄今发现的近1000颗心跳星中,大约有20颗的光度波动接近麦克劳德和洛布模拟的系统。麦克劳德说:“这颗心碎星只可能是一类正在增长的天文对象的第一个。我们已经计划开展新的心碎星搜寻,通过被抛出的发光大气找到它们波浪的痕迹。”

考虑到各方面情况,麦克劳德说我们很幸运能在这颗星的生命过程中目睹它的这一短暂而变革性的时刻。通过观察巨浪掠过恒星表面,天文学家希望能加深对恒星对间相互作用如何塑造它们演化的理解。