日韩芒果无矿砖2020：不寻常的天体！郭守敬望远镜巡天发现罕见且超大质量双星系统
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北京4月25日电 (记者 孙自法)记者4月25日从中国科学院国家天文台获悉，由中国天文学家领衔的国际研究团队，最近在中国大科学装置郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，英文缩写LAMOST)的光谱巡天数据中，发现一颗极其罕见的、与生俱来的超钱德拉塞卡质量白矮星-热亚矮星双星系统LAN11。
该系统的发现研究，为白矮星双星系统在演化末期可能遵循新路径形成中子星的理论预言提供了观测支持。其对中子星、Ia型超新星等理论和观测研究都具有重大意义。
本项研究发现的双星系统LAN11艺术想象图。中国科学院国家天文台 供图这项重要天文发现研究成果，由中国科学院国家天文台、中国科学院大学、云南天文台、西华师范大学的科研人员以及匈牙利同行联合组成的国际研究团队共同完成，成果论文近日在学术期刊《中国科学：物理 力学 天文学》发表。
证认超钱德拉塞卡双星系统
研究团队介绍，恒星走向死亡的具体过程，既是恒星物理领域中的关键课题，又对宇宙膨胀、引力波探测等诸多天体物理领域有着深远影响。在多数情形下，包含白矮星的双星系统在总质量超过钱德拉塞卡极限后，通常会以Ia型超新星的形式结束其演化历程，然而理论上还存在着其他可能性。吸积致坍缩(AIC)便是其中的一种演化路径，此路径下的双星演化结局并不会发生超新星爆炸，而是直接坍缩形成中子星，是中子星形成的重要途径之一。
虽然截至目前尚未直接观测到AIC事件，但若能发现AIC前身星，则可以有力限定AIC出现的概率，并进一步理解双星演化终点所涉及的复杂物理过程。
在本项研究中，研究团队基于郭守敬望远镜的光谱数据，以及通过望远镜获取计划(TAP)得到的帕洛玛天文台5米海尔望远镜观测数据和中国科学院国家天文台兴隆观测站2.16米望远镜等数据，结合其他开放观测数据库，成功证认一个极为罕见的、与生俱来的超大质量白矮星-热亚矮星超钱德拉塞卡双星系统Lan11。
精确测量无法看到致密天体
通过覆盖该双星系统轨道周期的光谱和测光观测数据，研究团队得以描绘出这个恒星系统的具体模样：它由两颗恒星组成，地球接收到的光信号来自其中一颗被称为热亚矮星的演化晚期恒星，质量在0.52-0.65倍太阳质量之间。观测发现这颗恒星的形状并不是通常的球形，而呈现椭球形，暗示它旁边隐藏着一个很难观测到的尺寸很小但质量很大的致密天体。
精确测量显示，这个无法看到的天体质量在1.07-1.35倍太阳质量之间，半径应远远小于正常恒星。这些信息都表明，该致密天体应该是一颗罕见的大质量白矮星，其核心很可能充满氧和氖，通常被称为氧氖白矮星。
这个双星系统的总质量达到1.67-1.92倍太阳质量，远超过钱德拉塞卡极限(大约1.4倍太阳质量)，也是利用光学手段观测到的质量最大的热亚矮星-白矮星系统。理论推测，该系统因不断释放引力波而将在5-5.4亿年以后合并。通常情况下，包含白矮星的双星系统如果总质量超过钱德拉塞卡极限，合并后会形成超新星爆发。但也有例外，如果这颗白矮星是一颗氧氖白矮星，那么合并产生的能量会被电子俘获过程吸收，不能形成爆炸，而经由AIC事件直接坍缩形成一颗中子星。
稀有天体高效观测研究路径
进一步的理论研究揭示了这个双星系统的前世，理论预测它早期包括一颗质量约5至8倍太阳质量的恒星，通过单星演化过程快速形成一颗氧氖白矮星。这也是目前唯一一个被观测到的大质量特性源自本身演化而非吸积过程的白矮星。之后通过共有包层演化，热亚矮星前身星的包层被剥离掉，裸露出炽热的核心，形成现在的热亚矮星。
国际知名天文学家斯蒂芬·盖尔(Stephan Geier)同期发表评述文章，强调发现这颗罕见的AIC前身星候选体的重要意义，认为该发现深刻揭示天体物理学重大问题的突破方向未必局限于遥远宇宙，太阳邻近天体同样可能蕴藏着颠覆性发现，这也为后续在太阳周边开展细致天体研究提供重要启示。
研究团队表示，本项研究是基于中国郭守敬望远镜巡天数据选源，再通过望远镜获取计划获得国际大中型望远镜开展后续观测的一个典型案例，展示出对稀有天体的搜寻研究而言，郭守敬望远镜利用其海量光谱库进行初筛，再使用大中型精测望远镜进行证认，是一条切实可行的高效观测研究路径。它不仅体现出郭守敬望远镜巡天的大样本能力，也表明大中型精测望远镜的不可替代性。(完)
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