中新網北京4月25日電 (記者 孫自法)記者4月25日從中國科學院國家天文臺獲悉，由中國天文學家領銜的國際研究團隊，最近在中國大科學裝置郭守敬望遠鏡(大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，英文縮寫LAMOST)的光譜巡天數據中，發現一顆極其罕見的、與生俱來的超錢德拉塞卡質量白矮星-熱亞矮星雙星系統LAN11。
該系統的發現研究，為白矮星雙星系統在演化末期可能遵循新路徑形成中子星的理論預言提供了觀測支持。其對中子星、Ia型超新星等理論和觀測研究都具有重大意義。
雙星系統LAN11藝術想象圖。中國科學院國家天文臺 供圖
這項重要天文發現研究成果，由中國科學院國家天文臺、中國科學院大學、云南天文臺、西華師范大學的科研人員以及匈牙利同行聯合組成的國際研究團隊共同完成，成果論文近日在學術期刊《中國科學：物理力學天文學》發表。
證認超錢德拉塞卡雙星系統
研究團隊介紹，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，通常會以Ia型超新星的形式結束其演化歷程，然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。
雖然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。
在本項研究中，研究團隊基于郭守敬望遠鏡的光譜數據，以及通過望遠鏡獲取計劃(TAP)得到的帕洛瑪天文臺5米海爾望遠鏡觀測數據和中國科學院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，成功證認一個極為罕見的、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。
精確測量無法看到致密天體
通過覆蓋該雙星系統軌道周期的光譜和測光觀測數據，研究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，地球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0.52-0.65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形，而呈現橢球形，暗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1.07-1.35倍太陽質量之間，半徑應遠遠小于正常恒星。這些信息都表明，該致密天體應該是一顆罕見的大質量白矮星，其核心很可能充滿氧和氖，通常被稱為氧氖白矮星。
這個雙星系統的總質量達到1.67-1.92倍太陽質量，遠超過錢德拉塞卡極限(大約1.4倍太陽質量)，也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，該系統因不斷釋放引力波而將在5-5.4億年以后合并。通常情況下，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氧氖白矮星，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。
稀有天體高效觀測研究路徑
進一步的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氧氖白矮星。這也是目前唯一一個被觀測到的大質量特性源自本身演化而非吸積過程的白矮星。之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。
國際知名天文學家斯蒂芬·蓋爾(Stephan Geier)同期發表評述文章，強調發現這顆罕見的AIC前身星候選體的重要意義，認為該發現深刻揭示天體物理學重大問題的突破方向未必局限于遙遠宇宙，太陽鄰近天體同樣可能蘊藏著顛覆性發現，這也為后續在太陽周邊開展細致天體研究提供重要啟示。
研究團隊表示，本項研究是基于中國郭守敬望遠鏡巡天數據選源，再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一個典型案例，展示出對稀有天體的搜尋研究而言，郭守敬望遠鏡利用其海量光譜庫進行初篩，再使用大中型精測望遠鏡進行證認，是一條切實可行的高效觀測研究路徑。它不僅體現出郭守敬望遠鏡巡天的大樣本能力，也表明大中型精測望遠鏡的不可替代性。(完)
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