由中國科學院國家天文臺、中國科學院大學、云南天文臺、西華師范大學以及匈牙利天文學家聯合組成的國際研究團隊，在國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）光譜巡天數據中發現了一顆罕見的、與生俱來的超大質量白矮星-熱亞矮星超錢德拉塞卡雙星系統。該研究支持白矮星雙星演化末期可能存在新的演化路徑，并為中子星形成通道提供了新的可能性。這對中子星、Ia型超新星等理論和觀測研究具有重要意義。
恒星走向死亡的具體過程，既是恒星物理領域中的關鍵課題，又對宇宙膨脹、引力波探測等諸多天體物理領域有著深遠影響。在多數情形下，包含白矮星的雙星系統在總質量超過錢德拉塞卡極限后，通常以Ia型超新星的形式結束其演化歷程，而理論上還存在著其他可能性。吸積致坍縮（AIC）便是其中的一種演化路徑，此路徑下的雙星演化結局并不會發生超新星爆炸，而是直接坍縮形成中子星，是中子星形成的重要途徑之一。截至目前，尚未直接觀測到AIC事件，但若能發現AIC前身星，則可以有力限定AIC出現的概率，并進一步理解雙星演化終點所涉及的復雜物理過程。
在這項研究中，該團隊基于LAMOST光譜數據以及通過望遠鏡獲取計劃得到的帕洛瑪天文臺五米海爾望遠鏡觀測數據和國家天文臺興隆觀測站2.16米望遠鏡等數據，結合其他開放觀測數據庫，證認了一顆極為罕見的、與生俱來的超大質量白矮星-熱亞矮星超錢德拉塞卡雙星系統——Lan11。通過覆蓋這個雙星系統軌道周期的光譜和測光觀測數據，團隊得以描繪出這個恒星系統的具體模樣。它由兩顆恒星組成，團隊接收到的光信號來自其中一顆被稱為熱亞矮星的演化晚期恒星，質量在0.52至0.65倍太陽質量之間。觀測發現，這顆恒星的形狀并不是通常的球型而呈現橢球形，提示它旁邊隱藏著一個很難觀測到的尺寸很小但質量很大的致密天體。精確測量顯示，這個無法看到的天體質量在1.07至1.35倍太陽質量之間，半徑應遠小于正常恒星。研究表明，這個致密天體應是一顆罕見的大質量白矮星，其核心可能充滿了氧和氖，通常被稱為ONe白矮星。這個雙星系統的總質量達到1.67至1.92倍太陽質量，遠超過錢德拉塞卡極限。這是利用光學手段觀測到的質量最大的熱亞矮星-白矮星系統。理論推測，這個系統因不斷釋放引力波而將在5至5.4億年后合并。通常，包含白矮星的雙星系統如果總質量超過錢德拉塞卡極限，合并后會形成超新星爆發。但也有例外，如果這顆白矮星是一顆ONe白矮星，那么合并產生的能量會被電子俘獲過程吸收，不能形成爆炸，而經由AIC事件直接坍縮形成一顆中子星。
進一步，理論研究揭示了這個雙星系統的前世。理論預測，它早期包括一顆質量約5至8倍太陽質量的恒星，通過單星演化過程快速形成一顆ONe白矮星，而不是通常看到的通過吸積伴星質量產生的。這是目前看到的唯一一個與生俱來的ONe白矮星。此后，通過共有包層演化，熱亞矮星前身星的包層被剝離掉，裸露出熾熱的核心，形成現在的熱亞矮星。
上述研究是基于LAMOST巡天進行選源，進而通過望遠鏡獲取計劃獲得國際大中型望遠鏡開展后續觀測的典型案例，展示了對稀有天體觀測研究而言，LAMOST利用其海量光譜庫進行初篩，進而使用大中型精測望遠鏡進行證認的高效觀測研究路徑。這一成果不僅體現了LAMOST巡天的大樣本能力，也體現了大中型精測望遠鏡的不可替代性。
4月22日，相關研究成果發表在《中國科學：物理 力學 天文學》（SCIENCECHINA Physics,?Mechanics & Astronomy）上。同期，該領域國際知名專家Stephan Geier發表了評述文章。
論文鏈接
LAN11雙星系統想象圖
本文鏈接：研究發現罕見的超錢德拉塞卡雙星系統http://www.sq15.cn/show-12-1065-0.html
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