夜空中閃耀的星也會(hui) “吸星大法”？

8月29日，記者從(cong) 中科院國家天文台獲悉，基於(yu) 郭守敬望遠鏡（LAMOST）觀測數據，研究人員發現了一顆十分罕見的新型激變變星。該天體(ti) 被命名為(wei) LAMOST J0140355+392651，其伴星正處於(yu) 向極低質量白矮星演化的過渡階段。此前，曾有理論預測這種過渡型激變變星的存在，但天文學界從(cong) 未觀測到這種過渡型激變變星。

激變變星的藝術想象圖。圖片來源：Mark A. Garlick，中科院國家天文台提供

郭守敬望遠鏡成功捕獲的這顆罕見類型的激變變星證實了這種過渡型激變變星的存在；同時，為(wei) 進一步認識激變變星的形成和演化曆史提供了實質性的證據。相關(guan) 研究成果在線發表於(yu) 國際學術期刊《皇家天文學會(hui) 月刊》。

白矮主星會(hui) “吸星大法”

所謂激變變星，是指一類具有雙重身份的天體(ti) ，它既是雙星又是變星。激變變星對於(yu) 研究諸多恒星物理的前沿問題都具有得天獨厚的優(you) 勢。典型激變變星的主星為(wei) 白矮星，伴星通常是一顆晚型主序星，特殊情況下也可能是一顆演化中的巨星甚至是一顆白矮星。

“激變變星作為(wei) 雙星係統，具有非常短的軌道周期，大部分周期時長都不超過10個(ge) 小時；激變變星還擁有著變星的特質，它的亮度會(hui) 隨時間發生顯著的明暗變化。”中科院國家天文台研究員趙永恒說。

有趣的是，在大多數激變變星中，白矮主星還會(hui) “吸星大法”，它與(yu) 主序伴星之間存在持續地物質轉移。“具體(ti) 來說就是貪吃的主星不斷從(cong) 更大質量的伴星身上吸積吞並物質，並在主星周圍形成吸積盤。”趙永恒解釋道。

那麽(me) ，天文學家是如何搜尋這類天體(ti) 的呢？

趙永恒說，作為(wei) 雙星係統，激變變星在光譜上表現出顯著的發射特征；作為(wei) 變星，激變變星在光度上有明顯的星等變化；這些獨特的性質為(wei) 搜尋這種特殊天體(ti) 提供了有跡可循的觀測依據。

“迄今為(wei) 止，研究人員通過光變、光譜特征和顏色來搜尋激變變星，激變變星樣本的發現來自各種不同的渠道，最直接有效的方法是利用激變變星尤其是矮新星的爆發特征來搜尋。”趙永恒說，郭守敬望遠鏡大規模光譜巡天項目為(wei) 利用光譜特征來搜尋激變變星提供了優(you) 越的資源。

研究人員基於(yu) 郭守敬望遠鏡的光譜數據庫對激變變星進行了全麵搜尋，先後共發現245顆激變變星，極大豐(feng) 富了已有的激變變星樣本。

趙永恒表示，隨著越來越多的激變變星樣本被發現，其中一些極其稀有甚至隻出現在理論預測中的激變變星成員也陸續被挖掘出來，這些劍走偏鋒的激變變星也在不斷刷新著天文學家對於(yu) 此類天體(ti) 的認知。

挑戰傳(chuan) 統規律的特殊星

在激變變星的雙星係統中，會(hui) “吸星大法”的白矮主星不斷吸積伴星的物質。在激變變星的演化過程中，這種持續的物質交換起著至關(guan) 重要的作用。

研究表明，對大多數軌道周期小於(yu) 6小時的激變變星而言，其中伴星的質量、半徑、溫度、光度和質量損失率等屬性都與(yu) 雙星係統的軌道周期存在一定的經驗關(guan) 係。

“這種經驗關(guan) 係可以說是研究短周期激變變星的指揮棒，我們(men) 可以通過光變曲線或者時序分光觀測獲取雙星的軌道周期，有了軌道周期，我們(men) 就可以通過這種經驗關(guan) 係推算出激變變星的其他屬性。”趙永恒說，事實也證明，伴星所擁有的這種經驗性規律對於(yu) 驗證和校準雙星質量轉移模型非常有用。

但非常不幸的是，這種看似非常有用的伴星屬性與(yu) 軌道周期之間的規律，被郭守敬望遠鏡新發現的這顆特殊的激變變星打破了。

“新發現的這顆不同尋常的激變變星，軌道周期為(wei) 3.81小時，屬於(yu) 短周期的激變變星範疇，但是其溫度、質量與(yu) 對應雙星軌道周期的關(guan) 係卻完全不符合傳(chuan) 統伴星的經驗規律。”趙永恒說。

這使得天文學家不得不重新審視這顆特殊星的身份。

為(wei) 了完全確定其軌道和相關(guan) 屬性，研究團隊利用多個(ge) 望遠鏡觀測數據進行分析，最終發現該新天體(ti) 是一種罕見的、正處於(yu) 演化過渡階段的激變變星，其伴星並不是主序星，而是一顆正在膨脹的恒星氦核。

基於(yu) 雙星演化模型，研究人員推測，這顆激變變星的伴星開始向白矮主星進行質量轉移時，就已經結束了主序階段並經曆了很明顯的演化過程。

此外，通過演化模型計算，研究人員預測此雙星的質量轉移將很快結束，此後該伴星將演化成為(wei) 一顆極低質量的白矮星。“也就是說，這顆激變變星的伴星正處於(yu) 一顆恒星氦核和極低質量白矮星之間的過渡狀態。”趙永恒補充道。

趙永恒強調，此前理論上曾預測存在這類過渡型的激變變星，但其從(cong) 未被觀測到，郭守敬望遠鏡憑借自身在搜尋稀有天體(ti) 方麵的優(you) 勢首次觀測到了它的存在。

◎ 科技日報記者 陸成寬

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