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我国发现离地球最近的特殊中子星候选体

2023/3/21 8:03:56 来源:IT之家 作者:长河 责编:长河

IT之家 3 月 21 日消息,据中国科学院网站,北京大学和中国科学院国家天文台合作,近期使用 LAMOST 光谱数据并结合新疆天文台南山光学望远镜测光数据,发现了一个质量约为 0.98 倍太阳质量的致密星与晚期主序星组成的双星系统

▲ 左图是该系统的多波段光变曲线以及模型拟合的结果,右图是在光学伴星参考系下的 Ha 发射线随轨道周期的改变 | 图源:中国科学院网站

该研究结合多波段(射电、光学、X 射线及伽马射线)观测分析,推测该致密星可能是一颗“X 射线暗弱的孤立中子星”(XDINS),这是首次在双星系统中发现此类天体。IT之家从中国科学院网站得知,相关研究成果发表在《天体物理杂志快报》上。

如果中子星各种可能的能源均消耗殆尽,那么星体只能辐射剩下的热能,这类中子星称为 X 射线暗弱的孤立中子星(XDINS)。XDINS 以软 X 射线的热谱为主,且伴有紫外辐射,表现为射电宁静状态,故发现它们颇为困难。理论认为,通过核塌缩超新星爆炸不可能产生低于 1.17 倍太阳质量的中子星,新的发现意味着此类中子星可能产生于其他形成通道,如白矮星吸积诱导塌缩(AIC)。此外,根据 Gaia 卫星的视差,这个包含中子星侯选体的双星系统离地球仅约 385 光年。这是目前发现的离地球最近的中子星候选体。该研究暗示了来自地球深海探测到的重元素可能与该类超新星爆发过程成协。

目前仅有七颗 X 射线暗弱的孤立中子星被发现(绰号“七剑客”)。它们离地球均较近(约 391 光年至 1630 光年),自转周期大概是 5 到 10 秒。新发现的这颗 X 射线暗弱的孤立中子星是首次在双星系统中发现这类天体

该发现是基于 LAMOST 的中低分辨率光谱时域巡天数据,结合南山光学望远镜多波段和美国凌星系外行星巡天卫星(TESS)的测光数据以及其他波段的光学巡天数据确定了晚期主序星的半径、温度等信息。研究通过拟合光变曲线,最终得到这个双星系统中的致密星以及光学伴星的质量分别约为 0.98 倍太阳质量和 0.62 倍太阳质量。

通过 LAMOST 中分辨率光谱数据,研究发现该系统的 Ha 发射线具有双峰结构。其中,成分相对较宽的 Ha 发射线起源于恒星色球活动,而另一个相对较窄的 Ha 发射线表现出与致密星同相位的变化,因此较窄的成分可能来自吸积盘。另外,在十几年的巡天测光数据中,该源没有展现大幅度的星等变化,且 X 射线光度低,表明该致密星不太可能是白矮星,而可能是颗中子星。

通过美国费米(Fermi)卫星未发现其高能对应体,基于该系统极低的 X 射线光度且相对较软的 X 射线能谱,可推测该致密星是一颗处在双星系统中的 XDINS。根据美国的星系演化探测器(GALEX)的紫外观测得到该系统的吸积盘辐射半径及中子星死亡线,可知该中子星的自转周期大概位于 0.52 秒到 6.5 秒之间,这与 XDINS 的自转周期一致。

研究人员表示,这颗目前离地球最近、且处于双星系统中的“X 射线暗弱的孤立中子星”候选体的发现,为剖析此类特殊天体的物理性质以及形成演化等具有重要的科学意义

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关键词:中科院中子星LAMOST

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