【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院云南天文臺研究員王博等在極致密X射線雙星研究領(lǐng)域取得進(jìn)展，提出了形成極致密X射線雙星的中子星+氦星模型，解釋了長軌道周期極致密X射線雙星的形成，并為觀測上區(qū)分這類天體的起源通道提供了一種方法。該成果以Ultracompact X-ray binaries with He star companions為題發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會月刊》上。
 

　　極致密X射線雙星是一類低質(zhì)量X射線雙星，兩顆子星的軌道距離非常近，其軌道周期小于1小時。在該系統(tǒng)中，一顆致密天體(通常為一顆中子星)通過洛希瓣從其貧氫伴星吸積物質(zhì)，在物質(zhì)的吸積過程中釋放引力能產(chǎn)生X射線輻射。
 

　　極致密X射線雙星是研究雙星演化中一些極端物理過程的重要天體，并且對多信使天文學(xué)研究具有重要意義。這類天體既可以產(chǎn)生X射線等電磁輻射，同時也是銀河系中重要的低頻引力波源。由于能夠產(chǎn)生持續(xù)的引力波輻射，極致密X射線雙星有望成為LISA、太極、天琴等空間引力波探測器的第一批目標(biāo)源。作為雙星演化晚期的重要階段，極致密X射線雙星可以產(chǎn)生毫秒脈沖雙星，并且可以提供雙星演化過程中的一些重要信息，比如致密天體吸積過程、角動量損失機(jī)制以及公共包層拋射效率等。此外，極致密X射線雙星中的致密天體可以作為研究大質(zhì)量恒星演化的探針，同時也是檢驗(yàn)極端強(qiáng)引力條件下廣義相對論的理想實(shí)驗(yàn)室。
 

　　由于雙星軌道距離近，極致密X射線雙星的伴星通常被認(rèn)為是一顆白矮星，但是很難解釋觀測上的一些長軌道周期的極致密X射線雙星。為此，研究人員提出了中子星+氦星模型。在該模型中，由于雙星軌道距離近，引力波輻射強(qiáng)，由引力波輻射提取雙星軌道角動量使雙星距離拉近，從而使氦星充滿洛希瓣，進(jìn)行物質(zhì)交流。該模型解釋了長軌道周期極致密X射線雙星是如何形成的，并為觀測上區(qū)分這類天體的起源通道提供了一種方法，即通過質(zhì)量轉(zhuǎn)移率與軌道周期平面來區(qū)別不同的形成通道。基于中子星+氦星模型，研究人員還給出了極致密X射線雙星的一些統(tǒng)計(jì)特征，比如能夠被LISA等空間引力波探測器探測到的數(shù)目、引力波信號等。
 

　　由中子星+氦星模型產(chǎn)生的極致密X射線雙星將演化為毫秒脈沖雙星，若存在掩食現(xiàn)象則為伴星質(zhì)量較小的一類黑寡婦星(Black Widows)，最終將形成孤立毫秒脈沖星。近年來，隨著大型射電望遠(yuǎn)鏡的投入和使用，在觀測上發(fā)現(xiàn)了越來越多伴星質(zhì)量較小的黑寡婦星，這些毫秒脈沖雙星的發(fā)現(xiàn)是對中子星+氦星模型的支持。
 

　　該成果受到了國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目、中國空間望遠(yuǎn)鏡CSST項(xiàng)目以及中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃的支持。