我国天文工作者在双中子星领域取得新进展

2024-06-03 15:02:34     来源:科技日报

记者2日从中国科学院云南天文台获悉,该台与南京大学研究人员合作,给出了电子俘获超新星通道形成双中子星系统的参数空间,并发现该通道能够解释观测上大多数的双中子星系统特征,表明该领域的研究取得了新进展。国际期刊英国《皇家天文学会月刊》在线发表了这一成果。

双中子星系统是恒星演化和双星相互作用的终点,同时也是重要的引力波源。它们通常被认为起源于“中子星+氦星”双星系统:氦星在经历超新星爆炸形成中子星后,若双星系统还能够幸存,那么就会形成双中子星系统。双中子星系统形成的研究,有助于人们对极端条件下物理过程的认识,同时也为双星演化中关键的物理过程提供了重要的约束。

双中子星系统示意图。云南天文台供图

在“中子星+氦星”双星系统中,氦星伴星在经历氦燃烧、碳燃烧阶段后,内部会形成一个主要由氧、氖元素构成的金属核。如果其氧氖核的质量接近钱德拉赛卡质量极限,中心将触发电子俘获反应,从而通过电子俘获超新星爆发塌缩成中子星,即形成双中子星系统的电子俘获超新星通道。电子俘获超新星具有低的爆发能量以及反冲速度,因此爆炸后双星系统幸存下来的概率较高。这意味着该通道对双中子星系统的形成具有重要贡献。

南京大学郭云浪博士与中国科学院云南天文台王博研究员等人,对形成双中子星系统的电子俘获超新星通道作了系统研究,给出了该通道下形成双中子星系统的初始参数空间,发现该参数空间中的氦星伴星质量和最小初始轨道周期,随着金属丰度的增加而增加。同时,通过考虑氦星伴星在塌缩成中子星时受到的反冲速度,研究了该通道下形成双中子星系统的特征。他们发现小于50公里每秒的低反冲速度,能够解释观测上大多数的双中子星系统特征。此外,通过考虑氦星表面的残留氢包层,该团队还发现中子星在双星演化过程中能够从伴星上吸积更多的物质,从而达到更快的转速。

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