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    我国学者与海外合作者在双星共有包层演化方面取得进展

    日期 2022-07-18   来源:数理科学部   作者:刘强 陈雪飞 韩占文  【 】   【打印】   【关闭

    图 (a)双星系统J1920轨道周期随着时间的变化;(b)利用J1920光谱中的Ca II H&K线测量共有包层的抛射速度;(c)双星在AGB通道中的演化轨迹;(d)双星系统J1920的示意图,其展示了一个双星系统正在抛射共有包层。

      在国家自然科学基金项目(批准号:12090040、12090043、12125303)等资助下,中国科学院云南天文台韩占文院士领衔团队与海内外学者合作,首次发现了双星共有包层演化的直接证据。研究成果以“一个充满洛希瓣的热亚矮星+白矮星双星:可能探测到抛射的共有包层(A Roche Lobe-filling hot Subdwarf and White Dwarf Binary: possible detection of an ejected common envelope)”为题,于2022年7月7日发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。论文链接:https://doi.org/10.1093/mnras/stac1768。

      恒星中有一半左右是双星系统,可以解释恒星演化的绝大多数谜团,是推动恒星演化的基石。“双星共有包层演化”是理解双星相互作用的关键,被广泛用于解释热核爆炸超新星(宇宙标准烛光)和双黑洞、双中子星等引力波源的形成。但是,这一关键过程近半个世纪以来从未被观测证实,是双星演化理论缺失的重要一环。

      韩占文院士团队和澳大利亚国立大学团队合作,通过分析澳大利亚2.3米宽视场望远镜和开普勒卫星等观测数据,发现了一个距离地球2.3万光年的双星系统J 1920。该双星系统包含一颗热亚矮星和一颗白矮星,且双星间的距离正在逐渐减小(图a);同时,该双星系统周围有一个正在膨胀的壳层以约每秒200公里的速度离开双星(图b)。理论分析表明,这个正在膨胀的壳层是约1万年前被双星抛射的共有包层。J 1920中的热亚矮星的前身星可能是一个2.1太阳质量的恒星(图c)。

      该工作是本领域一个里程碑式的发现,将开启人们通过天文观测精确刻画双星共有包层演化的研究(图d)。这对于理解双星演化、热核爆炸超新星、双黑洞形成等前沿科学具有重要意义。在此之前,人们只能大致唯象地描述共有包层这一过程,不能精确地数值模拟,也没有直接观测证据。2011年诺贝尔物理学奖获得者、澳大利亚国立大学校长布赖恩·施密特评价说:“这是一个非凡的发现”“证实了双星演化关键过程(共有包层演化)的存在”“为深入理解共有包层演化打开了新途径”。